目的胶质母细胞瘤(glioblastoma,GBM)是成人原发性中枢神经系统最常见、恶性程度最高的脑肿瘤之一。GBM患者被诊断后,即使经过化疗、放疗、手术治疗的标准治疗,中位生存时间不足2年,预后极差,而这主要与GBM的高侵袭性、耐化疗和耐放疗等特性有关。因此迫切地需要深入了解GBM的致病机制,筛选出分子诊断的标志物以及治疗的分子靶点。DNA甲基化作为表观遗传修饰的重要机制,在GBM的发生发展过程中起着重要作用。本研究旨在筛选出GBM的异常甲基化差异表达基因以及其相应的信号通路,探讨GBM发生发展的潜在机制以及寻找判断预后的分子标志物。方法从高通量基因表达数据库(Gene Expression Omnibus,GEO)检索、筛选并下载GBM基因表达谱数据集和甲基化数据集表达谱,从原癌基因数据库和抑癌基因数据库获取原癌基因列表和抑癌基因列表。使用R软件对差异表达基因(Differential Expressed Genes,DEGs)和异常甲基化基因(Differential Methylated Genes,DMGs)以及原癌基因(Oncogenes)和抑癌基因(Tumor Suppressor Genes)进行分析比对,取交集获得低甲基化上调基因和高甲基化下调基因,绘制韦恩图和热图,利用FunRich分析软件绘制的相关基因网路图。使用DAVID对筛选出的差异基因进行基因本体论(Gene Ontology,GO)分析以及基因和基因组的京都百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路分析。在Cytoscape软件中,利用STRING数据库构建异常甲基化差异基因的蛋白互作网络(protein-protein interaction,PPI),利用MCODE插件分别识别低甲基化上调基因和高甲基化下调基因模块,得到模块网络互作关系图,基于cytoHubba插件对蛋白互作网络图分析,分别选择5种算法的Top10基因,取交集得到最终的差异基因。利用GEO数据库获得的验证集对筛选的基因进行验证,而后使用生物癌症基因组学门户网站(The cBio Cancer Genomics Portal,cBioPortal)对鉴定出的基因进行验证,包括基因表达与预后之间的关系、基因甲基化与mRNA表达之间的关系、差异基因基因片段的改变。结果从GEO数据库获取GBM基因表达谱数据集GSE4290、GSE50161和甲基化谱数据集 GSE79122、GSE36278。其中 GSE4290 和 GSE79122 作为训练集,GSE50161和GSE36278作为验证集。共鉴定出429个低甲基化上调基因,在生物学过程中主要富集在血管生成、细胞外基质的组成、免疫反应、炎症反应、信号转导,在分子功能中主要富集在肿瘤坏死因子受体激活、胶原蛋白结合、细胞外基质结构组成、整合素结合、蛋白结合。其中差异表达的原癌基因有CD44、Notch1、MMP9、ITGB2。共鉴定出465个高甲基化下调基因,在生物学过程中主要富集在兴奋性突触后电位的正调控、神经递质分泌、钾离子运输、神经系统发育、化学突触传递、电压门控钾通道复合物。分子功能主要富集在胞外配体门控离子通道活性、GABA-A受体活动、钾离子通道的活动、延迟整流钾通道活性、电压门控钾通道活性。其中表达差异的抑癌基因有DLG4。结论本研究确定了许多遗传和表观遗传调控网络,为理解GBM的发病机制提供了重要的依据。鉴定出GBM中差异表达的甲基化基因CD44可作为判定GBM预后的标志物,CD44、Notch1、MMP9、ITGB2、DLG4的异常甲基化是GBM发生发展的重要机制。