研究背景与研究目的：近年，大量的癌症差异长链非编码RNA(lncRNA)被发现。这些lncRNA潜力巨大，可望作为分子标志物，用于临床癌症的预后预警和诊断等。然而，迄今，大部分lncRNA的功能尚不清楚，这严重阻碍了lncRNA在临床癌症中的应用。研究显示，许多lncRNA经常通过竞争性內源RNA(ceRNA)方式调控癌症的发生发展，本文称之为ce-lncRNA。运用生物信息学方法可以高通量预测ceRNA关系和ce-lncRNA。然而，传统的生物信息学方法仅使用全局的表达调控方向一致性识别ceRNA。我们发现在癌/正常配对样本中，隐藏了局部表达相关性信息。为了有效利用癌/正常配对样本识别功能性ceRNA及ce-lncRNA，本文成功开发了有效识别功能性ceRNA及ce-lncRNA的新方法-GloceRNA，并应用该方法预测新的食管鳞癌功能性ce-lncRNA。进一步，从系统生物学角度全面分析lncRNA在食管鳞癌中的调控机制。
　　研究方法：1)从starBaseV2.0数据库收集miRNA-lncRNA、miRNA-PCG互作对，计算所有共享miRNA的lncRNA-PCG对；2)使用癌/正常配对的基因表达谱，计算lncRNA-PCG对的局部和全局表达调控方向一致性得分；3)根据一致性得分，识别功能性ceRNA关系和ce-lncRNA；4)分析GloceRNA方法的基本性能，与传统ceRNA识别方法进行比较；5)建立ceRNA网络，并进行ceRNA网络分析；6)收集癌症hallmark集合和相关的基因，对所有ce-lncRNA进行癌症hallmark分析；7)利用食管鳞癌基因表达谱数据进行生存分析，寻找预后预警显著的ceRNA对，以及ce-lncRNA；8)对ce-lncRNA进行增强子和超级增强子调控分析；9)使用基因表达谱分析方法，检测THZ1药物对增强子和超级增强子ce-lncRNA的影响；10)使用转录因子绑定实验识别结合超级增强子的转录因子，分析ce-lncRNA的转录因子调控。
　　研究结果：1)GloceRNA方法能够有效利用癌/正常配对样本的表达特性，从全局和局部水平衡量调控方向的一致性，改善功能ceRNA和ce-lncRNA的预测结果。而且，与多种传统的ceRNA方法比较，GloceRNA方法的稳定性高；2)ceRNA网络分析发现功能ce-lncRNA之间在网络中密切相关。利用lncRNA网络相似性可识别出新的功能lncRNA；3)ce-lncRNA显著调控癌症的hallmark。LINC00094调控最多数量的癌症的hallmark；4)所有的功能性ce-lncRNA中，有8个与食管鳞癌患者的预后显著相关，其中LINC00094、LINC00205和SNHG6在ceRNA网络中展现了明显高的ceRNA网络拓扑重要性，并且与hallmark相关。有31个ceRNA对，其单独的lncRNA、PCG不显著，但lncRNA-PCG组合的多基因模型的预后预警显著；5)食管鳞癌功能性ce-lncRNA与增强子或超级增强子密切相关。超级增强子相关的ce-lncRNA比普通增强子lncRNA表达更高。在ceRNA网络中，拓扑重要的超级增强子ce-lncRNA表达水平更高，并调控更多的癌症hallmark通路；6)CDK7抑制剂THZ1倾向调控超级增强子和增强子相关的ce-lncRNA，如：LINC00094、LINC00339、NEAT1。随THZ1处理时间增加，ce-lncRNA的表达呈显著的动态性下调。相比于增强子相关的ce-lncRNA，超级增强子相关的ce-lncRNA，在THZ1敏感的ceRNA网络中，展现显著更强的拓扑重要性。LINC00094处于THZ1敏感的ceRNA网络的核心位置；7)转录因子对于调控超级增强子的活性至关重要。其中，转录因子TCF3和KLF5强烈调控ce-lncRNA，并且它们的motif出现在LINC00094的超级增强子位点。进一步的实验证实了TCF3和KLF5通过结合LINC00094的超级增强子，激活LINC00094的转录和相关的下游通路。
　　研究结论：1)GloceRNA方法可有效利用食管鳞癌/正常配对样本的表达谱，从全局和局部水平衡量调控方向的一致性，从而精准识别功能性ceRNA和ce-lncRNA；2)利用ceRNA网络及癌症hallmark分析，发现了许多重要的已知和新的功能性lncRNA，并且实验证实多个新的lncRNA具有重要的促癌功能；3)功能性ce-lncRNA受增强子和超级增强子调控，尤其超级增强子对ce-lncRNA具有更强的表达调控能力。