研究背景与研究目的：头颈鳞癌是世界第八大肿瘤，全球每年大约有600,000例新病例。随着近些年来表观遗传学的兴起，我们对肿瘤的认知越来越深入，发现表观遗传学在肿瘤中扮演着极其重要的作用。研究表明，染色质开放性反映了相关基因表达的活跃度。而在这一过程中，转录因子(Transcription factors，TFs)识别特定的DNA序列尤其是超级增强子(Super-enhancers, SEs)区域来控制染色质转录，形成一个复杂的系统用以指导基因组的表达。能够结合于SEs并启动相关基因转录的转录因子，称为核心转录因子(Master transcription factors)。核心转录因子直接解码基因组DNA，扮演着“基因的主调节因子”和“基因表达的选择器”等功能。它不仅控制特定细胞类型的发育模式的过程和免疫反应等特定途径，还驱动细胞分化，甚至驱动细胞的去分化和反分化。在头颈鳞癌中，至今尚未有进行大范围的相关表观遗传学的研究。因此，在本研究中，我们试图对头颈鳞癌细胞染色体开放性和超级增强子进行综合分析，进而获得关键核心转录因子，为从表观遗传学的角度揭示头颈鳞癌的发生发展提供线索。
　　材料与方法：1)我们通过收集表观遗传学染色质开放数据，利用最新的数据库技术与Web技术开发了针对肿瘤的专业染色质开放数据库；2)在头颈鳞癌细胞系93UV147、UMSCC和SCC9中，使用H3K27ac特异性抗体进行染色体免疫共沉淀实验，得到DNA并测序(ChIP-Seq)；3)针对测序数据，使用ROSE2软件鉴定每个细胞系相应的超级增强子；4)使用Coltron寻找核心转录因子，并结合CATA数据库进行转录因子结合位点预测分析；5)使用Cluster-profiler包对转录因子预测靶基因进行通路富集。
　　实验结果：1)成功开发了肿瘤染色质开放性数据库(Cancer Chromatin Accessibility database，CATA)，该数据库收集了2,991,163个染色质开放位点以及对24种癌症类型的410个肿瘤样本的相应的注释，可以帮助研究人员快速便捷的寻找对应癌症的转录因子结合区域；2)分别在93UV147中鉴定获得1539个超级增强子，SCC9中获得1579个超级增强子，UMSCC中获得1517个超级增强子；进一步的分析发现，超级增强子调控基因富集于许多头颈癌发生发展密切相关的信号转导通路，如Humanpapillomavirusinfection和MAPKsignalingpathway等，提示超级增强子在头颈鳞癌中有着极其重要的作用；3)三个细胞系的增强子KEGG通路富集分析结果揭示了超级增强子与HPV的感染有着极其显著的联系，而HPV感染是头颈鳞癌发病的重要机制；4)通过结合CATA数据库，发现头颈鳞癌超级增强子可以大量调控转录因子，如AP-2、SMAD3和KLF7等，提示核心转录因子在头颈癌中可能发挥关键作用，影响着头颈癌患的发生发展。5)深入分析发现，SMAD3和KLF7可能通过对HPV感染和HIF通路的靶基因的调控影响了头颈癌患者的生存。
　　研究结论：1)建立了第一个肿瘤染色质开放性综合数据库，填补了国内外肿瘤染色质开放性预测综合数据库的空白；2)超级增强子可能在头颈鳞癌的发生发展中发挥关键作用；3)核心转录因子SMAD3和KLF7是头颈鳞癌恶性进展的关键核心转录因子，可能是头颈鳞癌潜在的治疗靶点。