肿瘤发生发展覆盖从正常上皮-癌前病变-浸润癌的多阶段改变,基因与环境因素发挥了重要作用。阐明癌变早期发生进展或转归的机制对于肿瘤早诊早治至关重要。目前对癌前病变如何进展为肿瘤的演变规律仍然未知。此前研究主要基于癌与癌旁组织的比较,很少有对来源于同一个体的正常、癌前病变及浸润癌组织的系统分析,因此难以揭示与癌变进展或转归相关的全局性改变。因此,为深入理解癌发生过程,探究癌变规律,需通过多种组学分析技术整合分析以阐明肿瘤发生多阶段的基因组、转录组、表观组特征及相关的分子与细胞机制。食管癌的高发严重危害我国人民健康,其全球肿瘤死亡例数位居第六。食管癌变过程是从正常食管黏膜上皮到癌前病变（包括低级别和高级别上皮内瘤变）再到浸润癌的动态演变过程,其发生发展是遗传变异、基因组突变以及与环境交互作用的结果,并呈现出清晰的组织病理学多阶段特征。近年来多项研究证实,无病变食管也携带某些肿瘤驱动基因突变,这些突变可能会增加细胞适应性并促进克隆扩增,但并不引起肿瘤。在表观遗传学水平上,肿瘤可能来源于分化过程异常的干性细胞,而这一过程中组织特异性转录因子的失活沉默可能发挥关键驱动作用。本研究以ESCC多阶段的癌变过程作为重点研究对象,以上皮细胞的演变作为切入点,关注癌变过程中组织特异性转录因子的改变。研究基于3个食管癌患者队列人群,采用多点位取样的方法获取病变程度不同的食管组织样本,开展了单细胞转录组学测序、基因组学测序及DNA甲基化测序。通过构建CancerStemID多阶段癌变计算框架,我们鉴定了食管特异性转录因子及其在食管中特异调控的靶基因,构建了食管特异性转录调控网络,并基于该网络系统评估单个食管上皮细胞的转录调控活性。我们评估了食管特异性转录因子随食管上皮组织从正常形态到低级别上皮内瘤变、高级别上皮内瘤变以及浸润癌的演化过程中的活性改变,并揭示了食管特异性转录因子在癌变过程中普遍失活的全局性改变特征。通过量化癌前病变阶段上皮细胞食管特异性转录因子的失活水平,我们估算了细胞发生恶性表型转变的风险,描绘了恶变过程中的异常去分化及干性升高的细胞演化轨迹,并建立了组织特异性转录因子失活水平、细胞干性以及细胞增殖水平与细胞恶变风险之间的关联。此外,通过比较食管特异性转录因子在正常和癌组织中的基因组变异（点突变及拷贝数变异）以及启动子区域甲基化水平,我们发现这些转录因子的启动子区域发生了的甲基化水平显著升高,而基因组变异事件则频率更低,提示启动子甲基化水平可能导致了组织特异性转录因子的失活。综上所述,本研究探究了肿瘤发生过程中关键的组织、细胞和分子事件,聚焦组织特异性转录因子失活过程的影响及相关机制。相关研究将加深我们对肿瘤发生发展过程的理解,为预测癌变进展风险提供新思路,并助力食管癌早诊早治细胞与分子靶点的开发。