免疫疾病,例如癌症,本质上是一种复杂系统行为。近年来兴起的系统生物学是一种尝试在系统水平上理解其复杂行为的学科。系统生物学的基本方法分为两种,一种是“自上向下”的研究侧重对实验数据的整合分析与规律整理。而另一种是“自下而上”的方法以分子自身的特征构建模型,从而推测系统的行为。实验上,DNA与RNA深度测序、质谱蛋白质组学和代谢组学等新兴技术、统计方法的整合分析让人们得以一窥人体细胞内复杂系统的诸多组件的动态状态。其获得的相关性网络信息有助于加速发现系统的整体内部运作。而构建癌症的可理解模型可以进一步对系统随时间变化的行为做出完整解释。在实际应用中系统生物学的两种方法是互补而不是相互排斥,本研究融合了上述两种方法。运用统计方法分析测序数据,从而获得相关性基因与分子通路,而后将相关性结果纳入系统生物学对复杂系统自下而上的因果性建模研究中,达到用相关性指引因果性和用因果性验证相关性的初步设想。具体来说,作为一个典型的复杂系统,肿瘤的内部相互作用是非线性的。本研究在相关性的基础上又从系统与定量的角度构建肿瘤的内源性网络并进行动力学模拟。另一方面,目前对免疫性疾病的治疗药物通常作用广泛且可能引发诸多副作用,而针对肿瘤的免疫治疗在临床上也存在许多的不确定性。这些都源于药物的靶向并非疾病特异性靶点。因而找出疾病的特异性靶点是改善治疗的重要挑战。本研究重点考虑了免疫性疾病与信号通路的关系。进一步说,癌症和自身免疫性疾病之间存在的密切联系,而胸腺肿瘤就是癌症与自身免疫疾病紧密相关的典型。本文首先使用统计手段分析了胸腺瘤的测序数据,鉴定了胸腺瘤的核心T细胞受体（TCR）信号通路,并确定了14个与胸腺瘤密切相关的免疫枢纽基因。同时,分析了枢纽基因与胸腺瘤免疫性副肿瘤综合征（PNS）的关系,确定CD247的表达缺陷和成熟T细胞数量的减少是胸腺瘤、重症肌无力、特发性肺纤维化、类风湿性关节炎和系统性红斑狼疮的共同特征。然后,结合内源性网络的基本假设与已经研究成熟的生化知识,并纳入上一步鉴定的核心通路与基因,构建胸腺瘤的内源性分子细胞网络。通过动力学模拟复现了A型与B1/2/3型胸腺瘤的肿瘤状态,同时验证了胸腺瘤特异性核心通路的枢纽地位与作用机制,CD247有望成为胸腺瘤TCR免疫疗法的重要靶点。同时,预测了不同胸腺瘤之间的转换路径。另外,白血病也是一种免疫细胞异常的疾病,已有许多报道称白血病也可能是胸腺瘤的一种PNS。尤其是急性髓样白血病（AML）在近几年来发病率显著增加,且预后不良。于是我们尝试从高维度数据中提取核心信息结构,在较低维度的层面解释AML的核心机制,期望以较低维度的数据结构提取复杂且冗余的高维度的数据信息。在AML的外周血与骨髓数据中分别独立分析鉴定得到AML的特异性核心通路为G alpha（i）signalling events。G alpha（i）作用的下游c AMP信号通路已有多种制药靶点被广泛研究,G alpha（i）及其下游通路或将为AML的通路疗法提供新的靶点预测。在进一步的工作中,期望用动力学建模验证该通路并更加精准的预测通路中的制药靶点。本文最重要的结果为鉴定了胸腺瘤的特异性信号通路是TCR信号通路,进一步又构建了胸腺瘤的内源性网络并讨论了其动力学性质,用动力学模拟验证了TCR通路在胸腺瘤中的重要地位,同时预测了CD247为胸腺瘤TCR疗法的重要靶点。而G alpha（i）signalling events是AML的特异性通路,为AML的通路疗法提供了新的指导。本文的创新之处在于,我们成功结合了相关性研究与因果性研究,以相关性研究为指引,以因果性研究系统而定量地验证与描述癌症。该方案有望提供了一个全新的角度来理解癌症。