原发性肝胆肿瘤是指发生于肝细胞、肝内胆管、肝外胆道及胆囊的恶性占位性病变。该系统肿瘤的侵袭性高,首诊时外科可切除率低,患者的生存期短,临床预后差。多种辅助抗癌手段带给进展期患者的生存获益有限,因此亟需利用临床特征和病理学信息对患者进行精细分层并精准施治以提高临床获益率。近年来,基因组检测技术揭示了肝胆肿瘤的分子特征,从而极大丰富了肝胆肿瘤患者的分层信息维度。然而,如何将肿瘤基因组的分子病理信息有效融入实际的临床诊疗环节仍是主要瓶颈问题,且我国原发性肝胆恶性肿瘤患者的病因学及流行病学特征与西方国家人群有较大区别,故需要进行更多的临床前探索和临床转化运用以明确我国肝胆肿瘤患者的基因组特征和精准治疗依据。由此,本研究使用全外显子测序和靶向捕获深度测序相结合的基因组检测手段,对肝胆恶性肿瘤患者进行基因突变筛查,并将肿瘤突变信息与临床背景、组织病理特征、临床治疗结局和生存预后相关联,寻找肿瘤基因组的临床转化价值。本研究还初步探索了基于基因突变特征匹配靶向药物的可行性和实际疗效。本论文包含如下三个部分研究内容:(1)第一部分研究在357例原发性肝癌患者中详细描绘了 DNA损伤修复(DDR)相关基因的突变情况和突变者的基因组及临床-病理特征,发现其中25.8%的患者为DDR突变型肝癌,且15例患者为DDR胚系变异,证实BRCA2可为肝内胆管癌患者的家系遗传易感基因。原发性肝癌中最常见的DDR突变基因为ATM(5%)和BRCA(4.8%),而DDR突变可导致肿瘤突变负荷显著增高。在DDR突变型肝癌中,26.1%的患者可通过基因组筛查找到相应的靶向药物,本研究对其中8例BRCA突变型患者使用了奥拉帕尼的临床治疗,发现BRCA2胚系、截短突变型患者能够实现肿瘤的客观缓解。(2)第二部分研究评估了 158例肝内胆管癌患者的肿瘤基因组非整倍体负荷(TAB),发现染色质修饰基因PBRM1和BAP1的突变与TAB升高有关。存在26%的患者TAB为0(TAB-negative),而这部分患者的肿瘤免疫微环境中固有免疫成分更高,巨噬细胞显著增多,倾向于免疫抑制性肿瘤。生存分析进一步发现TAB-negative的肝内胆管癌患者的术后复发时间最短,术后总生存期最差,而高TAB(>5)的患者对以吉西他滨为基础的全身化疗的客观应答率和无进展生存期都有显著优势。(3)第三部分研究对803例中国胆道肿瘤患者的基因组进行了系统分析,发现胆道肿瘤的基因突变具有较高的个体间异质性,除了 TP53(51%)和KRAS(23%)外,每个肿瘤相关突变基因均仅占人群的5-15%,并根据解剖学部位、临床分期和肝炎感染史等病因差异而有所不同。通过识别肿瘤的基因突变特征,构建了区分肝细胞肝癌和肝内胆管癌的分子诊断模型,并且能够辅助判断混合型肝癌的表型倾向和生存期。研究进一步确定了 KRAS、TP53突变和7q31.2染色体扩增是胆道肿瘤患者生存期的不利风险因素,并鉴定出7q31.2上的编码基因CAPZA2在胆管癌中具有促癌表型。最后,该部分研究基于循证医学证据,提出了 19个针对胆道肿瘤的可治疗靶点,并依此证据在46例患者中进行了“伞式”设计的临床转化治疗,总体达到了 26.1%的客观缓解率和5个月的中位无进展生存期。综上,本研究主要在原发性肝胆恶性肿瘤患者队列中鉴定了肿瘤相关基因和DNA损伤修复基因的突变,量化了肿瘤非整倍体性,描绘了中国人群肝胆肿瘤基因组的突变特征。在此基础上,本研究基于循证医学的支持和临床治疗的实践,初步探索了利用基因组进行临床转化运用的路径,提供了面向肝胆肿瘤进行精细分层、精准施治模式的参考依据。