目的:导管内乳头状黏液性肿瘤（Intraductal Papillary Mucinous Neoplasms,IPMNs）是一种非浸润性囊肿性胰腺肿瘤,根据肿瘤上皮形态分为低级别和高级别。低级别IPMNs异型性及恶性转化风险均很低,而高级别IPMNs不但异型性高,而且发展为浸润性癌的风险更高。本研究的目的是通过比较同一 IPMN患者低级别和高级别不同组织区域的基因突变,探讨肿瘤进展的分子变异模式。内容:本课题对17例非浸润性IPMNs的低级别区域和高级别区域进行多区域全外显子组测序,共检测了 76个区域,包括49个低级别区域和27个高级别区域。使用生物信息学方法分析得到这些样本的体细胞SNV、InDel突变和CNV变异信息,发现了 IPMNs的驱动基因——KLF4。同时,比较IPMN不同区域变异模式,并对每例样本建立系统发生树,探索IPMNs进化过程。最后在一组包含63例IPMNs囊液样本的独立队列的中验证了新驱动基因KLF4的突变模式。结果:我们的多区域全外显子组测序分析鉴别出IPMNs全新的驱动基因KLF4,该驱动基因尚未被报道过。在纳入分析的17例IPMNs样本中,有超过50%的样本有该基因的热点突变,并且KLF4突变更倾向于富集在低等级IPMNs中。同时,我们重建了每例样本的系统发生关系,分析IPMN的发展进化轨迹,并证明了这些病变的遗传异质性。在独立的IPMN囊液样本队列中也检测到相同的KLF4热点突变,并且也是在低级别IPMNs中的突变率更高。结论:KLF4热点突变在IPMN患者中具有较高的突变率,并且在低级别IPMN患者中富集,表明低级别和高级别区域具有不同的分子特征。系统进化分析表明IPMN拥有高度的遗传异质性。背景:基于细胞游离DNA（Cell Free DNA,cfDNA）的肿瘤无创检测具有很高的利用价值,尤其是基因突变和甲基化检测方面。但是,通常情况下cfDNA的使用范围受到很多限制,主要因为一次取样所获得的cfDNA量极少,在大多数情况下仅能满足一种检测的需要,很难有足够的cfDNA满足同时进行多种变异的检测。因此,我们创建了一个新的技术,称为Mutation Capsule（MC）,实现了使用一份cfDNA同时进行突变和甲基化等多种检测。方法:使用甲基化敏感的限制性内切酶对cfDNA进行酶切处理,我们将甲基化状态转化成高通量测序可检测到的形式。把突变和甲基化状态一起保存的同时,在同一个全基因组文库中扩增,然后可用于突变和甲基化联合检测。我们搜集了 85例HCC和100例nonHCC患者的样本,探索了该技术在肝癌早期筛查中的应用价值。结果:该技术可以同时检测频率低至0.02%的突变和0.25%的甲基化变异。此外,与直接检测cfDNA样本相比,在保证较高灵敏度的前提下,使用10%的MC文库就足以同时检测基因突变和甲基化变异。而且这一特点,加上特殊的扩增子设计,使得cfDNA分子到测序文库的转换效率更高,可以检测到更多的原始cfDNA分子。HCC患者cfDNA样本的基因突变和甲基化呈现互补模式,与只检测一种类型的生物标志物相比,同时检测两种类型的生物标志物可以覆盖更多的HCC病例。结论:MC技术可以使用同一份cfDNA样本同时用于多种检测,允许突变和甲基化共检测。这个技术的多重检测特点,使得低cfDNA产量的样本的检测更加灵敏。