肝细胞肝癌(以下简称肝癌)(Hepatocellular carcinoma,HCC)具有起病隐匿、发展进程快和病人预后差的特点。肝癌在发病早期症状并不明显,并且由于肝癌细胞的增殖、侵袭和转移能力很强,故通常在确诊肝癌时,患者已经处于癌症的中晚期,失去了最佳的治疗时机,从而致使肝癌的发病率和死亡率居高不下。肝癌的发病是一个多层次的复杂生物过程,涉及了多条信号通路和多个基因的改变。从遗传学角度来看,肝癌的发病是既涉及个体的遗传背景,环境因素也在其中发挥了重要的作用。在我国,乙型肝炎病毒(Hepatitis B virus,HBV)的感染是造成肝癌高发的主要危险因素。HBV病毒DNA会整合进入宿主的基因组中,并通过单个基因的点突变、基因组大片段的拷贝数变异、染色体易位等多种突变形式,引起重要信号通路上重要基因功能的改变。拷贝数变异(Copy number variations,CNVs)是基因组在结构上发生变异的一种重要形式,包含染色体基因组上大片段(≥1kb)的扩增、缺失和插入以及多种形式组合的复杂变异,相比于单个基因的点突变(point mutation),拷贝数变异具有更高的突变率。已有研究发现,在肝癌染色体中存在HBV整合的热点区域,并且这些区域与肝癌中发生拷贝数高频变异的片段存在显著的相关性。以上结果提示,HBV引起的拷贝数高频变异可能在肝癌的发展过程中发挥重要的作用。因此,从拷贝数变异角度入手对肝癌进行研究,将有助于深化对HBV相关肝癌的发病机制的认识,为相关肝癌的诊断和治疗提供新的思路和手段。本课题通过分析表达谱芯片数据,寻找在肝癌与配对癌旁组织中存在差异表达的基因集,并将其与文献检索获得的肝癌中发生拷贝数高频变异片段进行整合分析,从中筛选在肝癌中存在异常表达且发生拷贝数高频变异的重要基因。运用分子生物学实验技术在大样本量的肝癌与配对癌旁组织中,验证并比较该基因在基因组水平与转录水平的差异,以及两者的相关性。再通过临床样本验证和生物信息学分析,观察在肝癌发展各个过程中,该基因在两个水平中的变化趋势。进一步在体外通过siRNA靶向沉默技术,观察抑制该基因的表达后对肝癌细胞增殖、克隆形成能力和细胞周期等生物学行为的影响,以明确该基因在肝癌发展中的作用。最后,通过对芯片数据进行分析和验证,对该基因发挥具体作用的机制进行了初步探索。通过对文献进行检索,首先我们明确了在肝癌的染色体上存在多个拷贝数高频变异(扩增或缺失)片段。通过分析本课题组前期完成的HBV相关肝癌的表达谱芯片,我们得到了差异表达的基因集,与拷贝数高频变异片段进行整合分析后,我们发现位于拷贝数高频扩增片段8号染色体2区4带3亚带(8q24.3)的上的蛋白磷酸酶1调节亚基16A(Protein phosphatase 1 regulatory subunit 16A,PPP1R16A)在肝癌组织中存在显著的上调表达。通过对收集的肝癌与配对癌旁组织样本并进行实时荧光定量PCR检测,我们证实相较于癌旁组织,肝癌组织中PPP1R16A存在基因组水平和转录水平的显著上调,并且两者具有一定的相关性。这一结果表明,肝癌中PPP1R16A存在拷贝数的扩增,并且其转录增加。对从正常肝进展到肝癌各阶段该基因的拷贝数变异和转录水平进行分析,我们发现PPP1R16A基因组和转录水平随肝癌进程而逐渐增加。在体外通过构建siRNA靶向沉默PPP1R16A的肝癌细胞系HCCLM3,并观察细胞增殖、克隆形成能力和细胞周期等生物学行为的变化,我们发现靶向沉默PPP1R16A可以显著抑制肝癌细胞增殖,阻滞细胞周期循环,提示该基因在肝癌中可能发挥促癌的作用。通过对在表达谱芯片中,与PPP1R16A表达具有很高相关性的基因集进行KEGG pathway分析,我们证实这些mRNAs在细胞周期相关信号通路中有明显的富集。在干扰PPP1R16A后,对肝癌细胞中细胞周期相关基因的转录水平进行检测,证实CDK2、CDK4、SKP2等基因的表达明显下调,提示PPP1R16A可能通过调控周期相关基因的表达,影响了肝癌细胞的增殖和周期。本研究通过探讨了拷贝数高频变异片段上重要基因的作用,丰富了对于拷贝数变异在肝癌发病过程机制的认识,也为肝癌的靶向治疗提供了新的可能。