目的:癌症是21世纪严重威胁人类健康的疾病之一。据统计,世界上每四个人中就有一人具有患癌症的风险。危害较大的癌症依次为乳腺癌、结直肠癌、肝癌及肾癌,发达国家癌症的发病及死亡率明显高于发展中国家。全球癌症发病及死亡率继续增长的趋势预示,癌症将成为人类的第一杀手,已构成对公共卫生的巨大挑战。改善癌症患者的预后情况是提高病人生存率的关键因素。因此,寻找与癌症预后相关的生物标志物,通过生物标志物对癌症患者的预后情况进行早期评估,对提高癌症病人的预后及生存率非常重要。大量的研究结果表明,与正常细胞相比,癌细胞具有代谢途径的改变:尽管有氧气的存在,癌细胞优先通过糖酵解代谢葡萄糖,产生乳酸作为终产物。异常活跃的糖酵解过程是癌细胞中能量供应的主要来源,通过该代谢途径产生三磷酸腺苷(ATP)。糖酵解已成为癌症的重要代谢特征,其代谢途径的改变通常受特定基因表达的调控,而这些基因可能是癌与癌旁组织中的差异表达基因。分子标签(signature)是指将一定数量的分子标志物进行组合,形成一个新的变量,并用此变量来判断或定义某些生物学特性。与单个标志物的分子模式不同,分子标签不单以单基因功能为研究基础,而且更加注重基因之间的共同协调作用,从整体和系统水平上对某种特定的生物学特性进行描述。越来越多的证据表明,分子标签,正在成为一种更好的选择。近年来,人们已经探索了数千种可以通过数据库挖掘得到的生存和预后相关的生物标志物,但大多数标志物未得到临床应用,且针对某种具体特征或单一的信号通路进行选择与分析的研究非常有限,这可能是我们研究的一个新切入点。本研究拟通过对4种常见癌症(肝细胞癌,乳腺浸润癌,肾透明细胞癌,结直肠腺癌)的转录组测序数据的挖掘,构建一种与糖酵解相关的分子标签,作为预后风险标志物。研究方法:1.下载TCGA中肝细胞癌,乳腺浸润癌,肾透明细胞癌,结直肠腺癌相关mRNA测序及芯片数据。2.GSEA分析3种糖酵解的相关基因集,分别筛选癌与癌旁组织中差异表达的基因。3.单因素与多因素Cox比例回归模型进行预后相关mRNAs的筛选,并构建基于mRNAs表达谱的分子标签预测患者的预后。4.Kaplan-Meier曲线法预测分子标签对癌症患者预后的预测能力。5.ROC曲线法验证分子标签的诊断效能。6.将患者随机分为训练集及测试集,分别对分子标签预测患者预后的有效性进行验证。7.单因素及多因素Cox回归分析mRNAs分子标签与其他临床变量的相关性。8.DAVID在线分析工具对不同组别患者的差异表达基因进行功能注释和通路富集分析。结果:1.在结直肠腺癌、肝细胞癌和乳腺浸润癌均筛选出不同糖酵解相关差异表达基因,相比于癌旁组织,结直肠腺癌组织发现75个差异表达mRNAs(P<0.05),肝细胞癌组织发现109个差异表达mRNAs(P<0.05),乳腺浸润癌组织发现101个差异表达mRNAs(P<0.05),肾透明细胞癌中发现0个差异表达mRNAs。2.单因素Cox比例回归模型分析,结直肠腺癌和乳腺浸润癌均未发现与患者预后相关mRNA(P>0.05);22个mRNAs与肝细胞癌患者的OS相关(P<0.001),因此选取肝细胞癌进行后续分析。3.进一步Cox多因素回归模型分析,获得由6种mRNA(DPYSL4,HOMER1,ABCB6,CENPA,CDK1,STMN1)组成的分子标签。4.依据6种基因各自的回归系数与患者标本的基因表达值,计算每位患者风险评分值(Risk score)。风险评分=(0.1142×DPYSL4的表达值)+(0.1982×HOM ER1的表达值)+(0.2647×ABCB6的表达值)+(0.4603×CENPA的表达值)-(0.5359×CDK1的表达值)+(0.3966×STMN1的表达值)。并根据风险评分值的中位数,将309例肝细胞癌患者分为高风险组(n=154)与低风险组(n=155)。5.分别在训练集、测试集及总肝细胞癌样本分析不同风险组与患者预后相关性,结果发现,与低风险组患者比较,高风险组患者与总体生存时间均显著降低(P<0.05)。6.ROC分析分子标签诊断效能,AUC=0.765,提示该分子标签具有较好的诊断价值。7.单因素及多因素Cox回归分析评估这7个mRNAs组成的分子标签是否独立于其他临床变量,结果发现在单因素及多因素Cox回归分析中,risk score依然是与患者总体生存时间呈显著相关性,提示该分子标签可能为肝细胞癌患者的独立预后因子。结论:1.DPYSL4,HOMER1,ABCB6,CENPA,CDK1,STMN1在肝癌组织中高表达,与肝细胞癌不良预后相关。2.DPYSL4,HOMER1,ABCB6,CENPA,CDK1,STMN1组成的分子标签是肝细胞癌预后的独立风险因素。3.本研究新构建了一种与糖酵解相关的分子标签作为肝细胞癌患者预后风险标志物,为肝癌的研究和个体化治疗提供了新的思路和分子靶点。