该博士论文由相对独立的两部分研究组成。第一部分HSP90β在肺癌中的表达及机制研究第一章肺腺癌蛋白质组学整合分析鉴定出HSP90β作为潜在预后标志物背景:肺腺癌是肺癌中最常见的组织学亚型,尽管研究已经取得了进展,但仍有大量的肺腺癌患者没有可用的靶向治疗选择。由于蛋白质是细胞的功能执行者,肺腺癌的蛋白质组和信号转导的深入表征将为全面了解该疾病的分子机制和开发新的治疗方法奠定基础。目的:通过大样本的临床数据,整合蛋白质组学及磷酸化蛋白质组学,结合临床信息,鉴定出与预后显著相关的差异蛋白,寻找肺腺癌的预后标志物。方法:本部分研究共纳入了 103例肺腺癌患者原发的肿瘤组织和配对的邻近正常肺组织,通过质谱和磷酸化质谱,鉴定出肿瘤组织相比于癌旁正常肺组织的差异蛋白和磷酸化蛋白,并通过Western Blot和酶联免疫吸附测定法在独立的样本中进行了验证。结果:我们得到103例肺腺癌患者的临床蛋白质图谱,并比较了肺腺癌患者肿瘤组织和配对的癌旁正常肺组织的蛋白质组学特征,得到一些与临床预后显著相关的差异蛋白和肺部标签蛋白,通过磷酸化蛋白质组学也得到了 一些癌症相关磷酸化蛋白,并鉴定出HSP90β在内的一些预后标志物,最后在实验中验证了 HSP90β在肺腺癌组织和患者血浆中的高表达,且与预后不良相关。结论:肺腺癌患者肿瘤组织和配对的癌旁肺组织表现出不同的蛋白质组和磷酸化蛋白质组学特征,筛选出的差异表达分子HSP90β有望成为肺腺癌的预后标志物。第二章发育相关蛋白HSP90β通过细胞周期和凋亡影响非小细胞肺癌预后背景:肿瘤的发生在许多方面都被认为与早期胚胎发育过程相似。使用正常的发育样本作为研究模型有助于我们了解肿瘤的发病机制并确定潜在的生物标志物。恒河猴可用于探索胚胎发育与肿瘤发生的模式动物,利用恒河猴肺组织的时间序列数据可以帮助筛选出非小细胞肺癌的的生物标志物。关于HSP90β在非小细胞肺癌中的作用和预后相关研究较少,也尚无肺癌中HSP90β的细胞作用机制方面的研究。目的:通过恒河猴肺组织的时间序列转录组数据,确定HSP90β在肺发育早期的表达情况,并通过肺癌细胞系探索HSP90β的作用机制。方法:本研究我们通过实验室前期恒河猴肺组织的转录组数据和人肺发育的芯片数据,筛选出肺发育早期的调控分子,然后结合非小细胞肺癌患者血浆标本进行了验证,最后在肺癌细胞系中,通过细胞表型实验和功能研究阐明了具体作用机制。结果:我们在恒河猴肺发育的数据鉴定出HSP90β参与了早期肺发育的细胞周期调控,并且在人肺发育的数据中和非小细胞肺癌血浆标本中也证实了 HSP90β的显著高表达。在肺癌细胞系中我们发现敲降HSP90β通过磷酸化关键蛋白影响肺癌细胞的周期和凋亡。结论:HSP90β在人非小细胞肺癌肿瘤组织和患者血浆中均显著高表达,通过磷酸化关键蛋白使肺癌细胞周期阻滞,增加细胞凋亡。第三章HSP90β联合CEA,CA125和CYFRA21-1建立一个肺癌预后评估模型背景:肿瘤早期缺乏症状且缺乏有效检测的生物标志物,大多数肺癌患者在诊断时已进入晚期阶段。为了改善肺癌患者的生存情况,迫切需要找到有用的生物标记物用于早期检测,预后预测和复发监测。递归分割分析可以作为一种分层工具应用于临床研究中,用来预测患者预后。CEA,CA125和CYFRA21-1均是临床常用的辅助诊断的标志物。目的:通过联合HSP90β的血浆蛋白数据和CEA,CA125及CYFRA21-1的血清数据,建立肺癌预后风险预测模型,预测肺癌患者的预后风险,并评估此预测模型是否可以作为肺癌患者独立的预后因素。方法:本研究首先整合了 1162例肺癌的血浆样本,统计了 HSP90β的表达水平,然后在组织水平通过免疫组化检测了 HSP90β在肺癌组织和癌旁组织的表达,最后通过联合HSP90β的血浆表达数据和CEA,CA125及CYFRA21-1的血清数据,运用递归决策树算法建立了风险预测决策树模型,并预测了 671例肺癌患者的预后风险。结果:我们发现肺癌患者血浆和肿瘤组织中HSP90β蛋白显著高表达,通过构建递归分割决策树预测模型可以预测肺癌患者的预后风险,且该预测模型还可以作为肺癌患者独立的预后因素。结论:HSP90β联合CEA,CA125及CYFRA21-1构建的递归分割决策树预测模型可以预测肺癌患者的预后风险,且可以作为肺癌患者独立的预后因素。第二部分单细胞组学解析结直肠癌肝转移的免疫微环境变化背景:结直肠癌是全世界最常见的恶性肿瘤之一,发病逐年上升。结直肠癌肝转移是结直肠癌患者最常见的死亡原因。阐明结直肠癌肝转移机制是当前研究的重要方向,对于指导临床治疗具有重大意义。单细胞测序技术是一种非常有用的工具,可以用来分析肿瘤内部和周围的多种细胞类型的特性。免疫组库可以多方面评估免疫系统的多样性,进而评估机体的抗肿瘤免疫反应。目前单细胞测序和免疫组库在肿瘤中的研究日益成熟。目的:通过结直肠癌肝转移的单细胞转录组和免疫组库测序,研究结直肠癌肝转移患者治疗过程中免疫动态变化的特征图谱,寻找影响其疗效预后的关键事件。方法:本部分研究纳入了 5例结直肠癌肝转移患者手术前,手术后七天和化疗后第一次疗效评价时的外周血,同时收集患者手术时切除的原发灶肿瘤和癌旁组织以及转移灶肿瘤和癌旁组织。患者外周血分离得到单个核细胞和多形核细胞,患者组织制备单细胞悬液,然后分选得到CD45阳性的细胞。将外周血分离的细胞和组织分选后的细胞进行单细胞转录组和TCR/BCR免疫组库测序,然后对数据进行整合分析。结果:我们得到5例结直肠癌肝转移患者随治疗变化的免疫图谱,并且发现同一患者的外周血不同时间点以及原发灶和转移灶组织之间均存在共享T细胞克隆,而不同患者之间很少共享T细胞克隆。患者在手术后外周血的T细胞免疫组库多样性显著升高,而在化疗后多样性又降低到手术前水平。外周血CD4和CD8效应T细胞亚群在手术后和化疗后比例显著增高,且效应分子表达升高,表现出活跃的细胞免疫反应。肿瘤组织中CD4效应T细胞比例高于癌旁组织,而CD8记忆T细胞在癌旁组织中的比例高于肿瘤组织。结直肠癌原发灶肿瘤组织中含有大量效应性浆细胞,而癌旁组织和转移灶组织中以B细胞和记忆B细胞为主。此外,患者化疗后外周血出现一类高表达FCGRT的中性粒细胞亚群。结论:结直肠癌肝转移患者手术后T细胞免疫组库多样性显著升高,且效应T细胞比例和效应分子均升高,显示出活跃的细胞免疫反应。结直肠癌肝转移的原发灶和转移灶以及肿瘤和癌旁组织具有不同的免疫特征,同一细胞的亚群分布也不相同。