目的肾癌是泌尿系统肿瘤中致死率最高的恶性肿瘤,肾透明细胞癌为最常见的肾癌子类型,约占肾癌的80%-90%左右,大多数患者就诊时已是中晚期恶性肿瘤。DNA甲基化作为主要的表观遗传调控机制,因其发生于癌前病变而受到了研究者的广泛关注。本研究通过分析肾透明细胞癌启动子区域的差异甲基化,挖掘最适的诊断标记物,验证标记物的甲基化水平及关键基因的mRNA表达,探讨甲基化对肾透明细胞癌临床诊断的应用价值及肾透明细胞癌启动子的甲基化模式与其癌发的关系。方法1.生物信息学分析：(1)使用TCGA数据库下载肾透明细胞癌临床数据、HumanMethylation450 level 1原始数据及RNA-seq V2 level 3数据；(2)排除患有其他癌症或曾接受过辅助治疗或种族不清楚的病人样本；(3)使用R语言RnBeads软件包对纳入的癌症与癌旁组织样本进行甲基化差异分析,分析启动子区域甲基化特征；(4)采用缩小重心分类算法挖掘启动子区域上区分癌症和癌旁的最佳的甲基化位点；(5)使用Deseq软件包对癌症与癌旁正常样本进行基因表达差异分析；(6)对启动子差异甲基化位点所在基因进行GO分析及KEGG pathways分析；2.实验及GEO数据集验证：(1)焦磷酸测序检测19对肾透明细胞癌与其对应的癌旁组织及分析GEO数据集,对诊断标记位点验证；(2)实时荧光定量检测19对肾透明细胞癌与其对应的癌旁组织及分析GEO数据集,对三个启动子发生异常甲基化且差异表达的基因进行mRNA表达验证；Sequenom质谱检测基因启动子甲基化程度；(3)Spearman等级相关分析分别计算所验证的三个基因启动子甲基化对其mRNA表达的影响；(4) Log-rank test与COX比例风险回归模型分析所验证的基因在肾透明细胞癌中启动子甲基化与患者预后的关系。结果1.TCGA甲基化及转录组数据分析显示：对比癌旁组织,肾透明细胞癌启动子区域共有526个位点低甲基化、460个位点高甲基化(FDR< 1E-10,|Delta Beta|>0.2),138个基因低甲基化、35个基因高甲基化(FDR <0.05,|Delta Beta|> 0.2),1798个基因mRNA低表达、2641个基因mRNA高表达(FDR< 0.05,|log2 FC|>1);2.启动子区域上,cg11201447、 cg25247520、cg13309012、cg08995609为区分肾透明细胞癌和癌旁组织的最佳甲基化位点且在肾透明细胞癌中均表现为低甲基化,它们对TCGA样本诊断的误判率为1.8%,其联合诊断AUC值达0.997；焦磷酸测序检测cg08995609位点在肾透明细胞癌组织中呈显著的低甲基化(P=0.700E-3),GSE61441数据集显示这四个位点均呈显著的低甲基化且AUC值达0.996；3.低甲基化位点所在基因主要参与免疫反应、炎症反应等生物过程及I型糖尿病、细胞因子-细胞因子受体相互作用、移植物抗宿主疾病3条生物通路,高甲基化位点所在基因主要参与细胞黏附、信号传导等生物过程及神经配体-受体相互作用生物通路；4. TCGA数据分析显示：肾透明细胞癌组织中,CYP4B1和RAB25基因低表达而启动子高甲基化,CA9基因高表达而启动子低甲基化,这三个基因的启动子甲基化水平与其mRNA表达水平具有显著的相关性；实时荧光定量实验及10套GEO数据集显示RAB25基因低表达、CA9基因高表达,而CYP4B1基因的差异表达不明显；Sequenom质谱检测结果显示：RAB25启动子在肾透明细胞癌组织中呈高甲基化(P=0.0003);5. Log-rank test显示：CA9启动子甲基化水平低的肾透明细胞癌患者较甲基化水平高的生存率高,COX比例风险回归分析显示：CA9启动子甲基化进行该疾病的独立预后检验无统计学差异(P=0.238)。结论1.在组织水平上,cg11201447、cg25247520、cg13309012、 cg08995609四个甲基化位点的联合诊断是肾透明细胞癌的潜在标记物；2.肾透明细胞癌中,RAB25启动子高甲基化抑制其mRNA的表达水平；3.CA9启动子甲基化不是肾透明细胞癌的独立预后因子；4.肾透明细胞癌中,DNA甲基化可能通过调控免疫反应、细胞黏附等生物过程中关键基因的表达,从而促进该肿瘤的癌发。