生物学研究的重要挑战是在分子水平上理解观测到的生物学现象。本论文将利用内源性网络理论,从系统和定量的角度研究肝细胞肝癌发生发展的分子机制,并在此基础上研究癌症中基因突变和潜在的治疗策略等问题。首先,根据内源性网络理论的基本假设和目前的分子生物学知识,我们构建了肝细胞核心内源性网络,并用非线性动力系统对核心网络进行了定量描述和分析。计算结果和实验数据的对比表明非线性动力系统中的二个稳定状态在模块和分子层次都分别与正常肝细胞和肝癌细胞有很好的对应。因此,正常肝细胞和肝癌细胞都可以看做是核心内源性网络的二个固有稳定状态,癌症的发生发展可以看做是稳定状态间的相互转换:从正常肝细胞稳定状态到肝癌细胞稳定状态。这提供了一种新的方式来理解癌症。基于此,我们提出了一种方法预测肝细胞肝癌中容易发生的基因突变,预测结果解释了肝细胞肝癌中基因突变的一些主要特征。由于肝细胞核心内源性网络中大部分蛋白及其相互调控关系在不同细胞类型中都很保守,我们预测并验证了模型结果可以推广到其他癌症中,这表明癌症中的基因突变有一些共性。除此之外,我们进一步预测了正常肝细胞中也存在一些容易突变的基因。上述结果表明利用内源性网络理论研究癌症时提供了一种理解和预测癌症中基因突变的方法。进一步,我们研究了正常肝细胞和肝癌细胞在分子层次的维持机制,以及肝细胞肝癌的潜在治疗策略。模型结果表明肝细胞特异性转录因子形成的正反馈对于正常肝细胞的维持起着关键作用;而与生长和炎症相关的蛋白形成的二个正反馈对于肝癌细胞的维持起着关键作用,直接或间接地调控这些正反馈可以作为潜在的癌症治疗策略。模拟结果表明抑制与生长和炎症相关的正反馈,同时激活肝细胞特异性正反馈可以将细胞从肝癌细胞状态变到正常肝细胞状态。而且,根据动力系统的特点,在癌细胞变到正常细胞后,即使撤掉刺激,也能维持正常细胞状态。我们还研究了如何根据各个癌症中具体的基因突变设计相应的个性化治疗策略。除此之外,我们还讨论了内源性网络理论可以用于研究癌症流行病学,癌症预防和诊断等其他问题。通过和其他癌症理论进行对比,我们论证了癌症体细胞突变理论可以看作是内源性网络理论的一种特殊情况。本论文的创新之处在于,我们提供了一个全新的思路来理解癌症,并将其用于研究肝细胞肝癌,首次从系统和定量的角度对肝细胞肝癌发生发展的动力学过程进行了研究。基于建立的模型,我们提出了研究正常肝细胞和肝癌细胞中基因突变特点的新方法,并建立了一种通过计算机模拟预测肝细胞肝癌潜在治疗靶点的方法。