背景结直肠恶性肿瘤一直是全球常见主要消化道肿瘤之一,发病率和死亡率居高不下。微卫星不稳定（Microsatellite instability,MSI）是目前结直肠肿瘤中研究相对深入的一种现象。尚未有系统性生物信息学研究分析不同MSI状态结直肠癌的生物学以及相关肿瘤免疫等特征。方法本文通过分析差异基因集、蛋白质互作网络构建、基因表达富集分析（Gene Set Enrichment Analysis,GSEA）、基因互作加权比重网络分析（Weighted Gene Correlation Network Analysis,WGCNA）、预后标签以及肿瘤免疫等系统性分析不同MSI状态结直肠癌的生物学特征。临床数据则通过回顾性收集上海交通大学医学院附属瑞金医院胃肠外科（微创中心）407例结直肠肿瘤病例资料完成验证分析。此外,纳入结直肠肿瘤西妥昔靶向治疗数据集（GSE56386）以及胃癌曲妥珠靶向治疗数据集（GSE77346）进行分析。结果MSI与微卫星稳定（Microsatellite Stable,MSS）结直肠癌之间存在357个交集差异表达基因。显著富集于生物学过程中的细胞迁移、细胞组分中的细胞核以及分子功能中的双链DNA结合。无显著富集的信号通路。核心基因标签高危组具有显著降低的预后（Hazard ratio=2.52,95%CI:1.88-3.38,p=7.07e-10）。深入分析MSI-H与MSS之间49个差异基因。RNA代谢过程、内质网、趋化因子受体为最显著富集生物学过程、部位和功能。无显著富集的信号通路。GSEA显示只有the mammalian target of rapamycin complex 1（m TORC1）信号通路显著富集（p＜0.038）。WGCNA识别关联度最高的基因模块（R2=0.5,p=0.0004）显著富集于核糖体信号通路。在不同肿瘤免疫阶段,MSI-H组显示了较高的免疫阶段的高活性。信号通路排名最高为Cytokine-cytokine receptor interaction和chemokine signaling pathway。GSEA包含Complement,Interferon＿gamma＿response,Allograft＿rejection等。核心基因包括Interleukin 6（IL6）、C-X-C motif chemokine ligand 8（IL8）和Interferon gamma（IFNG）等。结肠癌与直肠癌存在核心基因与肿瘤免疫细胞关联性分布不同。其中CCR5与树突状细胞在结直肠肿瘤中存在密切联系。MLH1为表达差异最显著基因（log FC=1.50,adj.p=1.26E-22）。MLH1基因四个甲基化位点均为高度活化,而只有cg03405026甲基化位点具有显著的预后差异。第四部分,其中MMR缺陷组69.6%病例为右半结肠,而MMR正常组75.6%为左半结肠（p＜0.001）。MMR缺陷组具有更大的肿瘤直径（p＜0.01）。而在肿瘤标记物中,MMR正常组CA199和CA125水平相比MMR缺陷组升高显著。病理淋巴分级中,MMR缺陷组在N分期（N0占82.6%）显著差异于MMR正常组（N0占54.6%）。病理分期中,MMR缺陷组在病理分期主要集中在II期（73.9%）,显著差异于MMR正常（II期32.7%,III期33.0%）。在EGFR表达与Ki67比例中,两组未表现显著差异。KRT家族在西妥昔敏感性中存在潜在价值。GSE56386和GSE77346差异表达基因交集的部分有三个关键基因:DSG3、H2AFY2和KRT6A。结论本文通过纳入多个独立MSI/MSS数据集、TCGA数据集、中心临床数据以及西妥昔、曲妥珠敏感性数据集进行综合性多层面的数据分析,挖掘其中潜在的关联基因、信号通路、预后价值以及肿瘤免疫特征。为进一步理解胃肠肿瘤的表观遗传学、肿瘤免疫学等方面提供一定数据基础。