近年来，面对癌症日益严峻的挑战，大量的研究结果呈现在我们周围，但关于其发生机制的工作却一直没有太大的进展。系统生物学的发展，它的系统性、整体性、多学科交叉的研究方式给癌症研究的很多方面带来了重要的影响。由于系统生物学近十年在复杂疾病研究中的快速发展，它被认为是一种针对癌症机制研究的有效策略。本文应用系统生物学的研究方法对癌症发生机制的几个问题展开研究，取得了以下三个方面的主要进展。　　（一）DNA损伤下p53调控网络的实验研究　　p53通路在介导DNA损伤后的细胞反应中起到了非常重要的作用。本论文对差异化的DNA损伤强度如何调节p53通路的活性，从而导致细胞不同的表型进行了研究:我们发现在不同程度DNA损伤下p53表现出两种动力学模式对细胞命运进行调控。通过实时荧光成像技术，我们发现在由化疗药物依托泊苷触发的低程度DNA损伤下，单细胞的p53蛋白表现出周期性的脉冲;而在高水平DNA损伤的情况下单细胞p53的水平却快速升高。p53这两种不同的动力学模式与细胞的命运密切相关:当p53呈现周期性脉冲时，细胞通常进入周期停滞的状态;相反那些p53单调升高的细胞却凋亡了。通过实验，我们发现不同程度的DNA损伤下p53会出现两种不同的动力学形态，同时不同的形态与不同的细胞命运相关，揭示了p53对于不同程度DNA损伤应答的新模式。　　（二）癌基因突变与细胞凋亡网络敏感参数的关联性研究　　癌症是一种非常严重的导致人类死亡的复杂性疾病。通过对大量肿瘤样本的基因组进行分析，生物学家发现致癌基因的突变都集中在十几条核心网络功能通路上。这一发现告诉我们，可以从网络功能的角度来理解癌基因突变和肿瘤的发生机制。由此，我们基于以下假设提出一个全新的策略来识别癌细胞中的高频基因突变:与癌症有关的基因突变与生物网络的功能密切相关;基因突变可以改变生物调控网络中相应蛋白质或酶的活性，它们可以被看作是网络动力学系统的扰动;因此引起网络功能变化的突变应对应着癌基因高频突变。我们基于DNA损伤反应下的凋亡通路，利用参数敏感性分析并与癌基因突变谱比较结果，发现对分岔点敏感的参数对应于高频致癌突变。通过这个方法，可以帮助我们找到在癌症发生中起着重要作用的基因，了解其如何影响癌变过程，从而使肿瘤的治疗更加具有针对性。　　（三）癌基因突变与Rb-E2F通路敏感参数的关联性研究　　通过对凋亡网络的研究，我们发现，癌基因突变与相应调控网络的动力学特性密切相关:即导致分岔点较大变化的参数所对应的基因突变，更有可能是癌基因突变。因此，我们利用另一个癌症核心网络Rb-E2F通路来验证此相关性。首先，我们构建了描述Rb-E2F通路的动力学方程，通过敏感性分析确定了对分岔点最为敏感的参数。在与癌症的基因突变谱进行比较之后，我们发现，对分岔点敏感的参数与已知的高频致癌突变高度相关。我们的研究结果进一步证实了生物网络功能和癌变的动力学机制是密切相关的。据此我们也有理由相信，生物的其他核心功能网络也可能存在这种对分岔点敏感的参数与致癌突变之间高度的相关性。