透明细胞型肝癌(clear cell hepatocellular carcinoma,ccHCC)是肝细胞肝癌(hepatocellular carcinoma,HCC)的一种少见的临床病理亚型,其与非ccHCC具有不同的病理特点及预后。目前对其病理基础及影像学报道较少,对其基因组特征及临床表现尚缺乏系统全面的研究,而且在临床诊断中较容易造成误诊。随着下一代测序技术的发展和测序成本的急剧下降,肿瘤基因组和系统生物学研究得到了快速发展,为全面系统研究ccHCC的基因组突变特征并探索其临床意义提供了可能。而全面系统探索ccHCC基因组特征对了解ccHCC的形成机制,补充完善HCC的发生发展机制具有十分重要的意义,同时为包括ccHCC在内的HCC的早期预防、精确诊断和有效及时治疗提供新的思路。基于此本研究搜集了 34例ccHCC患者的组织样本包括癌组织和正常对照组织,并对其中的5对样本进行全基因组测序,29对样本进行了全外显子组测序,通过较为公认的生物信息学流程分析其体细胞突变,并与已经发表的HCC测序数据进行全面比较,试图从基因组学的角度全面系统地解释ccHCC特异的发病及形成机制。本研究主要研究结果如下:(1)ccHCC具有较高的体细胞突变率,提示其可能对于PD-1或者PD-L1等免疫治疗手段较为敏感;(2)脂质代谢密切相关的基因ALB、APOB在ccHCC样本中具有较高的突变频率,可能与ccHCC的形成密切相关;(3)Glycolysis/Gluconeogenesis(hsa00010)和 Fatty acid degradation(hsa00071)两条信号通路在ccHCC中显示特异的显著高频突变,可能与ccHCC中脂质和糖类的代谢异常所导致的透明细胞的形成密切相关;(4)ccHCC具有其特异性的突变图谱及突变模式。本研究首次对ccHCC进行了全基因组测序和全外显子组测序,并对其基因组特征及其意义进行了详细阐述,这些发现有助于ccHCC形成机制的理解,为进一步进行分子机理研究提供了一定的数据基础和研究思路,同时也为临床诊断和治疗提供了参考。为了更进一步系统研究HCC的致病机制,本研究还通过已发表的公共数据并结合系统生物学及生物信息学技术,收集了包含40个肝硬化样本、243个癌旁样本和268个癌组织样本的HCC表达谱芯片数据(GSE25097),并结合另外3个大样本量的 HCC 表达谱数据集(GSE22058、Oncopression database 和 TCGA_LIHC datasets),通过系统生物学分析发现:(1)HCC癌组织具有较强的异质性。这种高异质性解释了目前临床试验对标准疗法的不良反应以及HCC进展期个体化治疗的需要;(2)肝硬化进展到肝癌过程中的大量的关键致癌基因和信号通路,及其在致癌过程中特定的表达模式;(3)基因FOXO1和DCN在肝细胞癌组织中低表达,并且它们的下调预示着较差的存活率,其可能在HCC患者中作为预后标记物具有十分重要的意义。未来将通过功能研究来进一步揭示FOXO1和DCN在HCC中的分子机制及其在预后和治疗靶标中的作用。此外我们还对HCC抗体靶向药物“利卡汀”的重要靶点分子CD147分子进行了系统分析,以期更加明确其系统的生物学功能,从而指导临床上“利卡汀”的更合理有效地使用。CD147是一种高度糖基化的跨膜蛋白,属于免疫球蛋白超家族成员,并且在多种肿瘤细胞表面高表达。CD147是众所周知的细胞外基质金属蛋白酶的有效诱导剂,但它也可以作为炎症和免疫反应的关键介质。为了系统地阐明CD147在癌细胞中的功能,本研究对癌细胞系百科全书(CCLE)数据库中的全基因组表达谱进行了分析。研究发现:(1)无论在癌细胞系还是在肿瘤组织中CD147都是一个高表达基因,而且CD147在这些癌细胞系中广泛表达,其中在卵巢癌细胞系(COLO704)和胃癌细胞系(SNU668)中表达水平最高,在肺癌细胞系(RERFLCKJ、NCIH596和NCIH1651)处于中等表达水平,在造血和淋巴组织相关细胞系(UT7、HEL9217、HEL和MHHCALL3)和肾脏相关肿瘤细胞系(A704和SLR20)中表达水平最低;(2)通过全基因组共表达分析发现CD147表达与免疫相关基因存在显著的负相关性。这些研究结果提示CD147可能是免疫相关基因的新型调节因子,并提示其可能是癌细胞系中免疫应答的主要负向调节因子;(3)肿瘤细胞系中CD147和FOXC1的表达存在显著正相关关系,而且FOXC1对CD147具有直接的转录调控作用,提示其可能通过CD147对免疫系统进行间接调控。综上所述,本研究结合下一代测序数据和基因芯片数据对HCC从基因组和转录组层次进行了深入分析,并探索CD147在肿瘤细胞系中对免疫系统的负向调控作用,阐释了 ccHCC的基因组突变特征及HCC进展过程中的关键事件,同时揭示了 CD147在肿瘤免疫调控中的重要作用,为肝癌发病机理的深入研究提供了新思路。