肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)是常见的恶性肿瘤之一,具有高发病率、高死亡率和预后差的特点。微小RNA(micro RNA,miRNA)作为一种新型生物标志物,其易检测和准确率高的优点,弥补了传统诊断方法的不足,可为HCC诊断和预后提供帮助。研究分为两部分,即HCC诊断标志物的研究和预后标志物的研究。在HCC诊断标志物的研究中,使用五种方法从癌症基因组图谱计划数据库(The Cancer Genome Atlas,TCGA)中筛选有表达差异且具有HCC特异性的miRNA。使用支持向量机检测各miRNA组合的分类准确率,发现hsa-miR-130a-3p、hsa-miR-450b-5p、hsa-miR-24-1-5p和hsa-miR-136-5p的组合获得了最好的分类效果,可作为HCC的组合诊断生物标志物。通过miRWalk2.0网站预测和TCGA数据库分析获取miRNA的靶基因。将靶基因在肝组织与京都基因和基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路中富集。该部分研究共有25个靶基因富集到40个通路中。其中4个通路:丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-Activated Protein Kinase,MAPK)信号通路、细胞周期信号通路、磷脂酰肌醇-3-激酶/丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶(Phosphatidylinositol 3-Kinase/Akt,PI3K/Akt)信号通路、单磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMP-activated kinase,AMPK)信号通路已有大量研究表明与HCC有关。DUSP9、CDC7、HSP90AB1、ACACA四种靶基因在HCC中的高表达可以分别激活这四个通路。其余靶基因富集到其它与癌细胞增殖、转移、凋亡等生理功能相关的生物通路,如核苷酸结合寡聚化结构域(Nucleotide-Binding Oligomerization Domain,NOD)样受体信号通路、缺氧诱导因子(Hypoxia Inducible Factor,HIF)信号通路、Hippo信号通路等。虽然hsa-miR-24-1-5p在HCC中的研究尚未报道,但有文献表明它是肝细胞特异性的miRNA,并且其富集的靶基因CDC7、ACACA、CTNNA1和NF2参与到上述通路中,与HCC密切相关。在HCC预后标志物的研究中,筛选与生存时间相关的差异表达的miRNA。研究发现使用hsa-miR-132-3p、hsa-miR-139-5p、hsa-miR-3677-3p和hsa-miR-500a-3p的组合来构建模型能获得较好的预测效果。通过模型计算风险评分,当评分较高时认为该患者预后较差。与时间相关的受试者工作特征曲线(Receiver Operating Characteristic,ROC)曲线和卡方检验均表明该模型具有良好的预测能力。对临床指标的分析表明,该模型是独立预后因子,尤其在病理分期、癌症分级、血清甲胎蛋白(Alpha Fetoprotein,AFP)水平、血管侵袭方面预测效果较好。预后miRNA组合标志物共有16个靶基因富集到36个通路中。PCK1低表达抑制了糖异生的发生,并通过PI3K/Akt信号通路、AMPK信号通路促进癌细胞增殖和HCC进展。CACYBP的高表达可以促使细胞周期抑制蛋白磷酸化和Wnt/β-连环蛋白信号通路的激活,从而促进HCC的恶性进展。此外hsa-miR-3677-3p的靶基因AKR1D1与癌症分期及病理分级存在显著相关性,AKR1D1的表达量越低,HCC患者的预后越差。本论文发现了两个miRNA组合可作为生物标志物分别用于HCC的诊断和预后判断。其中hsa-miR-24-1-5p和hsa-miR-3677-3与HCC之间的关系未见报道是本研究新发现的miRNA。通过对作用靶点的研究和通路机制的分析可为HCC今后的治疗提供理论支持。