高通量测序技术(又被称为第二代测序技术、大规模平行测序或下一代测序技术)的出现和成熟是二十一世纪生命科学领域最重要的成就之一。凭借其在通量、速度和成本上的巨大优势,高通量测序技术革命性地改变了研究者对基因组的检测和解读能力。对肿瘤全基因组、全外显子组或基因组目标区域的大规模测序研究已经成为肿瘤研究的热点领域之一,而高通量测序产生的庞大数据量也对后续生物信息学分析过程提出了新的要求。本研究从测序数据分析中最重要的突变检测环节入手,从多个方面综合评价了四种常用的肿瘤体细胞突变检测软件的性能特点,并比较了不同测序策略(全外显子组测序和目标区域捕获测序)在肿瘤体细胞突变检测中的优劣。总的来说,MuTect的性能优于其他检测软件,在将假阳性率控制在较低水平的同时保持了很好的灵敏度。不同的测序深度对突变检测效果也有影响:测序深度较低时所获得的突变集特异性较好,但灵敏度偏低;而高测序深度下能检测到更多体细胞突变,但假阳性比例也会升高。本研究在上述比较结果的基础上构建了较为成熟的肿瘤体细胞突变分析流程,并将其应用于两种消化系统癌症——十二指肠腺癌和肝外胆管癌的测序分析中。小肠恶性肿瘤是十分稀有的癌症,在十二指肠腺癌中Wnt/β-catenin通路是受到影响最显著的生物学通路,其核心成员基因CTNNB1和APC均发生反复突变,且二者的突变事件互斥,在十二指肠腺癌的肿瘤发生过程中有着关键作用。此外,KRAS、TP53和BOK也是十二指肠腺癌中出现频发突变的重要基因。一直以来,对肝外胆管癌的分子生物学机制研究远少于肝内胆管癌。本研究对42对肝外胆管癌肿瘤及对照癌旁组织样本进行了外显子组测序研究。结果表明肝外胆管癌的两种亚型:肝门部胆管癌和远端管癌在基因组分子特征方面十分接近;肝外胆管癌与肝内胆管癌也存在很大相似性,而与肝癌和胆囊癌有明显差异。除常见的KRAS和TP53突变外,本研究确认了ORM1基因在肝外胆管癌中的频发突变,该位点之前尚未有报道,具有重大后续研究价值。本研究对现有的肿瘤测序突变检测方法做了系统性的比较和整理,并将这些方法应用到两种重要且相关测序研究较缺乏的肿瘤中,取得了非常有意义的成果。