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胃癌作为一种上皮源性恶性肿瘤,是世界上高死亡率的疾病之一,发病率在恶性肿瘤中排第四位,致死率位居第二,严重威胁到人类健康。胃癌患者早诊早治后5年生存率可达90%,但由于早期症状不明显,而且缺乏准确的分子标志物,绝大多数胃癌患者就诊时已到晚期。目前,胃癌的治疗方法主要包括手术治疗、化学药物治疗和放射治疗等,虽然取得了一定成效,但对预后的改善仍差强人意,患者5年生存率不足25%。深入研究胃癌发生发展的分子发生机制,探索新型的、有效的早期诊断分子标志物及靶向治疗位点,提升治疗效果,一直是胃癌基础领域研究的热点。在高通量技术出现以前,对于肿瘤的研究仅仅局限于单个基因或者少量基因,这样无法从一个整体层面揭示肿瘤形成与发展的分子机制。随着人类基因组计划的完成以及生物信息技术的快速发展,基因组、转录组等组学研究也应运而生,人类生命科学研究进入了“后基因组”时代。在此期间,以基因芯片、新一代测序技术等为代表的高通量技术也日益成熟,为我们提供了大量的、可供研究的“全景式”组学数据,开启了基因研究的“大数据”时代。转录组测序（RNA-sequencing,RNA-seq）是最近发展起来的利用深度测序技术进行转录组分析的技术,该技术能在全基因组范围内以单碱基分辨率检测和量化转录片段,还能发现未知转录本和稀有转录本,精确地识别可变剪切位点以及编码序列的单核苷酸多态性,提供更为全面的转录组信息,正成为研究基因表达和转录组的重要实验手段。以往的研究认为,癌症是一种基因源性疾病,基因本身的变化导致细胞癌变,但是近期研究发现基因表观遗传水平的异常同样影响着肿瘤的发生发展。所谓表观遗传就是不基于DNA差异的核酸遗传,即细胞分裂过程中,DNA序列不变的前提下,全基因组的基因表达调控所决定的表型遗传,主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑、基因组印记以及非编码RNA（non-coding RNA,ncRNA）调节等。微小RNA（microRNA,miRNA）和长链非编码RNA（long non-coding RNA,lncRNA）是研究最多的两种具有调节功能的RNA。其中lncRNA是一类转录本长度超过200个核苷酸（nucleotide,nt）的RNA,位于细胞核内或胞浆中,不参与或很少参与编码蛋白质,主要以RNA的形式在表观遗传、转录及转录后等多个水平参与对靶基因的调控,从而发挥重要的生物学功能。研究发现,lncRNA在许多恶性肿瘤中表达异常,可以用来作为肿瘤早期筛查的生物学标志物或是作为患者对化疗敏感性的检测指标,针对致癌或抑癌lncRNA进行人为干预,可以用于制定针对恶性肿瘤的新型靶向治疗方案,因此lncRNA具有良好的肿瘤诊断和治疗前景。在本研究的第一部分,从基因表达综合数据库（Gene Expression Omnibus,GEO）中下载了系列号为GSE41476的3组胃癌和2组正常胃组织RNA-seq数据。利用第二代测序数据预处理软件NGSQC进行数据预处理,将获得的高质量RNA-seq数据通过Tophat2软件比对到人类基因组GRCh37/hg19上。利用Cufflinks软件对各个样本的读段定位结果进行转录组组装,根据Cuffmerge软件将5组数据的组装结果整合。依据比较基因组学的原理和方法,通过PholyCSF及HMMER软件,识别和筛选出预测的基因间lncRNA转录本。针对Tophat2比对结果,结合RefSeq注释文件、lncRNA注释文件以及预测的lncRNA转录本文件,利用Cuffdiff软件筛选差异表达基因和lncRNA。结果,预测了86个lncRNA转录本,其中有37个和已知lncRNA有高于50%的位置重叠。在胃癌基因差异表达谱的构建过程中,共发现了1,088个上调转录本（其中16个已知lncRNA、1个预测lncRNA、1071个mRNA）,1,537个下调转录本（其中18个已知lncRNA、4个预测lncRNA、1,515个mRNA）。在本研究的第二部分,使用DAVID（the Database for Annotation,Visualization and Integrated Discovery）在线工具对差异表达的基因进行基因本体（Gene Ontology,GO）功能富集分析和京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG）通路（pathway）富集分析,其中GO富集分析主要关注生物学过程（Biological Process,BP）。根据STRING（Search Tool for the Retrieval of Interacting Genes/Proteins）在线筛选了差异表达基因所编码蛋白质的互作（Protein-Protein Interaction,PPI）网络,利用Cytoscape软件进行网络展示,再利用CFinder软件进行模块分析,然后对每个子模块进行GO和KEGG pathway富集分析。为了对差异表达lncRNA的功能作初步分析,根据筛选的差异表达lncRNA和差异表达基因的表达矩阵,计算它们之间的表达相关性,之后对每个lncRNA的共表达基因（Pearson相关系数>0.99）进行KEGG pathway富集分析。结果发现,差异表达的基因在Cell adhesion molecules（CAMs,细胞粘附分子）,Extracellular matrix（细胞外基质,ECM）,ECM organization（细胞外基质组织）,ECM-receptor interaction（细胞外基质受体相互作用）,Focal adhesion（粘着斑）,Protein binding（蛋白粘附）等癌症相关通路中富集。PPI子模块中的基因在ECM-receptor interaction,Focal adhesion,T-cell receptor signaling pathway（T细胞受体信号通路）,Antigen processing and presentation（抗原加工和提呈）,Neuroactive ligand-receptor interaction（神经活性的配体-受体相互作用）,Cytokine-mediated signaling pathway（细胞因子介导的信号通路）,Ribosome biogenesis in eukaryotes（真核细胞核糖体生成）等癌症相关通路富集。对lncRNA进行功能分析发现,lnc-IFT20-3:1和lnc-FAM46C-1:1的共表达基因在Non-small cell lung cancer（非小细胞肺癌）,Cell adhesion molecules等癌症相关通路中富集。TCONS00068220的共表达基因在Cell adhesion molecules,Cytokine-mediated signaling pathway,Bladder cancer（膀胱癌）,Natural killer cell mediated cytotoxicity（自然杀伤性细胞介导的细胞毒作用）等癌症相关通路中富集。在本研究第三部分,挑选lncRNA TCONS00068220,对其进行组织和细胞学功能的初步验证。首先,利用荧光实时定量PCR分别检测了15例临床胃癌和对应癌旁组织样本、胃黏膜正常上皮细胞系GES-1以及胃癌细胞系（MKN-45,SNU-484,NCI-N87）中TCONS00068220的表达量。其次,为了研究TCONS00068220对胃癌细胞增殖及凋亡能力的影响,分别用真核细胞表达质粒和小干扰RNA（small interfering RNA,siRNA）构建胃癌细胞系NCI-N87的TCONS00068220过表达及低表达模型。用流式细胞仪分别检测过表达和降低表达TCONS00068220后,胃癌NCI-N87细胞的周期及凋亡变化情况。最后,对低表达TCONS00068220的NCI-N87细胞进行台盼蓝及DAPI染色实验。经Western Blot实验检测降低TCONS00068220表达后,NCI-N87细胞活化型半胱天冬酶3（cleaved caspase-3）蛋白的表达变化情况。结果发现,无论在胃癌组织还是胃癌细胞系中,相对于正常对照样本TCONS00068220均呈现一种高表达状态。降低胃癌NCI-N87细胞中TCONS00068220的表达后,cleaved caspase-3蛋白的表达水平升高,细胞凋亡率明显增加。综上所述,胃癌的发生与发展是一个多因素、多基因参与,多阶段形成的复杂渐进的过程。通过高通量技术和生物信息学方法,在整体层面对胃癌相关基因进行多层次多角度分析,为进一步了解胃癌的发生机制奠定理论基础,同时也为将来胃癌的分子诊断、靶向治疗提供新的思路和视角。