脊索瘤(chordoma)是一种罕见的骨癌,是由残留在脊柱中的脊索细胞癌变产生的。脊索瘤的年发病率约为百万分之一,使得较难收集大量样本,并且由于脊索组织是胎儿发育阶段特异存在的,所以取得病人的癌组织样本的同时无法获取癌旁组织做对照,这些困难导致脊索瘤的基因组学研究落后于常见肿瘤。T基因是脊索瘤研究中最受关注的基因,它所在区域的拷贝数扩增是家族性脊索瘤发病的原因,并且T基因外显子区域的SNP rs2305089与散发脊索瘤的发病显著相关(P=4.4×10-9,OR=6.1),尽管存在人群异质性。研究显示T基因编码的蛋白brachyury的表达量与脊索瘤的预后不相关,并且不同的研究发现了不一致的结果。因此,继续探索T基因与脊索瘤的关系、并定位新的与脊索瘤发病相关的基因和信号通路,对揭示脊索瘤的发病机制仍然十分必要。本研究利用流产胎儿的脊索组织作为对照,通过两例脊索瘤和两例脊索组织样本的miRNA和mRNA转录组测序,对差异表达的基因做通路富集分析,发现TGFβ信号通路被显著富集并且处于被抑制状态,通过3例脊索瘤的外显子组测序发现TGFβ信号通路中TRAF6基因的两个调控基因存在体细胞突变。我们通过分析转录组数据发现TGFβ3基因是TGFβ信号通路中下调表达最显著的基因,同时抑制该基因的miR-29显著地上调表达,提示了TGFβ3和miR-29对TGFβ信号通路被抑制起到重要作用。接下来我们利用qPCR的方法,在8例脊索瘤和8例脊索组织中检测TGFβ3和miR-29的表达水平,其中TGFβ3的表达水平在脊索瘤中显著低于脊索中,miR-29在脊索瘤中显著的高表达。TGFβ3与miR-29的表达水平成负相关,相关系数R2=0.87,提示TGFβ3的下调主要是由于miR-29的上调引起的。在这些脊索瘤组织和配对的血液样本的比较中发现,有超过一半的样本在TGFβ3和miR-29所在的基因组区域分别存在拷贝数缺失和拷贝数扩增,这对二者的异常表达可能也有影响。在脊索瘤细胞系UM-Chor1中用TGFβ3处理,从第8天开始处理组的细胞增殖速率显著低于对照组,提示TGFβ3可以抑制脊索瘤细胞的增殖。在斑马鱼受精卵中,用吗啉代寡核苷酸(Morpholino Oligonucliotide, MO)注射的方法敲低TGFβ3水平,48小时后斑马鱼幼鱼出现躯干弯曲的异常表型。通过苏木素-伊红(haematoxylin and eosin, H&E)染色观测到斑马鱼脊索组织区细胞形态异常并增生。通过脊索组织特异表达的标记蛋白brachyury的免疫组化切片,观测到脊索区域异常的细胞中有brachyury的表达,证明这些细胞来源于脊索组织,说明敲低TGFβ3在斑马鱼中诱导产生了脊索瘤表型,本研究首次定位并证明了TGFβ3在脊索瘤发病中的关键作用。另外,通过微滴数字PCR(Droplet Digital PCR)的方法,我们对22例脊索瘤组织、3个脊索瘤细胞系和9例脊索组织中T基因两种不同的可变剪切体(T-long和T-short)绝对表达水平进行了检测,发现T-long为脊索瘤组织中的主要表达的形式,这明显不同于脊索,提示可变剪切表达模式的改变可能与脊索瘤是相关的。通过全基因组甲基化分型芯片检测9例经典型脊索瘤样本,聚类结果显示脊索瘤可分为两个亚类,其中亚类2与正常组织更加相近,并且两个亚类在临床影像检测结果和细胞病理结果中也存在不同,提示了经典型脊索瘤在分子水平还可以继续分成不同的亚类。