肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)是中国乃至世界范围内高发病率和死亡率的恶性肿瘤之一。早期诊断的HCC患者通过手术治疗五年存活率可达到70%,但由于肝细胞癌发病隐匿,大多数患者不能得到及时的诊断和治疗。尽管甲胎蛋白(Alpha fetoprotein,AFP)以及核心岩藻糖基化的AFP-L3已被广泛用作HCC早期诊断和评估的重要生物标志物,但AFP水平在HCC患者人群中差异很大,并且不同AFP水平HCC患者在分子、肿瘤的发生发展和临床造影等方面均存在差异。因此了解与AFP水平相关的HCC固有异质性对于不同AFP水平HCC的分子机制研究,以及AFP阴性HCC的早期诊断标志物的发现和个性化治疗至关重要。大量研究表明,异常糖基化是HCC发生和发展的一个基本特征,因此本课题以低与高AFP的HCC肿瘤组织和血清为研究对象,利用完整N-糖肽从头测序的方法,整合蛋白质组与糖蛋白组以研究不同AFP水平的HCC相关位点特异性糖基化的固有异质性。通过大规模定性和定量分析20个HCC患者的肿瘤组织和20个配对的癌旁样品,在HCC组织中共鉴定到4700多个完整糖肽,同时在两组HCC肿瘤组织中发现了糖基化共同改变的糖肽,其中包括甘露糖和唾液酸化双天线糖链修饰下调的糖肽,以及平分型糖修饰上调的糖肽。通过定量对比低和高AFP肿瘤组织,我们还发现两组HCC肿瘤组织之间位点特异性N-聚糖的巨大异质性:唾液酸化的三天线糖链(包含分支岩藻糖基化)在低AFP水平的HCC肿瘤中特异性上调;而在高AFP肿瘤中,核心岩藻糖基化的双天线或杂合型以及平分型糖特异性上调。低与高AFP的HCC患者血清中共鉴定到1626个完整N-糖肽,通过整合HCC血清中蛋白质组和糖蛋白组的定量信息,发现与组织中研究一致的是,无论低还是高AFP的HCC在位点特异性糖基化水平上的差异均大于蛋白质表达水平的差异。此外,通过对这些糖肽的聚糖结构分析及与肿瘤组织的对比,我们发现含1-3唾液酸的三天线糖型不仅在低AFP的HCC肿瘤组织中特异性上调,同样也在血清中特异性上调。在高AFP的肿瘤组织中特异性上调的平分型在血清中也发生了特异性上调,但在高AFP的HCC肿瘤组织上调的核心岩藻糖却在血清差异糖肽中未见显著差异。这一研究结果不仅揭示了低与高AFP的HCC存在异质性且这些差异在肿瘤组织与血清中有很大的相似性。这些系统的分析为未来HCC研究有关机制,异质性和新的生物标记物发现提供了宝贵的资源。