背景：垂体腺瘤是常见的颅内良性肿瘤之一,发病率居颅内肿瘤第二位,约占颅内肿瘤的10%-15%,并呈现逐年增加的趋势。随着肿瘤不断生长,可压迫蝶鞍区周围结构,如视神经、海绵窦、脑底动脉、下丘脑等,甚至累及额叶、脑干,而导致严重的功能障碍。同时,肿瘤生长还可导致垂体激素分泌紊乱。按照外周血激素水平,垂体腺瘤分为无功能型垂体腺瘤(NFPA)和功能型垂体腺瘤,包括：泌乳素腺瘤(PRL)、促肾上腺皮质激素腺瘤(Cushing)、生长激素腺瘤(GH)、促甲状腺激素腺瘤(TSH)、促性腺激素腺瘤(PGA)以及混合激素分泌腺瘤等。其中垂体促肾上腺皮质激素腺瘤(ACTH-PAs)临床又称为库欣病(Cushing’s Disease)是一种伴有促肾上腺皮质激素(ACTH)分泌的功能型垂体腺瘤约占全部垂体腺瘤的14%,约占库欣综合征(Cushing’s syndrome)的70%。该病在欧美国家的发病率为39／百万,我国尚缺乏大规模流行病学数据。由于该病的诊断主要基于实验室激素水平检查、患者临床症状体征、影像学检查及病理学免疫组织化学检测,因此对于库欣病的早期诊断十分困难,容易误诊。患者常常由于高皮质醇血症而引起多种严重并发症,如高血压、糖尿病、高脂血症、骨质疏松及精神抑郁等就诊。在治疗上,对于绝大多数库欣病人而言,经鼻蝶窦入路垂体腺瘤切除术仍然是临床首选治疗方法,放射治疗以及帕瑞肽、酮康唑等药物治疗常作为难治性库欣病的术后辅助治疗方式。虽然文献报道外科手术成功率在65%-90%,但是由于肿瘤自身生物学行为的不同及术者操作水平的差异,肿瘤复发率为3%-47%,平均复发时间为16～49个月,复发患者预后较差,病死率高。近年来针对库欣病的分子水平研究主要集中在肿瘤的发生、发展、肿瘤的侵袭性及激素分泌等方面,但目前对于库欣病的发病机制尚不完全清楚,因此临床上亟待寻找有助于库欣病诊断、治疗及判断预后的潜在靶点。本研究通过新一代测序技术(Next generation sequencing, NGS),对垂体ACTH腺瘤全转录组进行高通量测序,在转录组水平筛选相关差异表达基因和microRNA;并与患者临床表型进行关联分析,探究垂体ACTH腺瘤所致临床表型的分子机理,此外,考虑到血清游离miRNA具有作为肿瘤标志物的潜力,筛选差异表达的血清miRNA,并对差异表达的血清miRNA进行了验证,为深入研究库欣病的发病机制,筛选诊断标志物提供依据。以期最终实现垂体腺瘤患者个性化治疗。第一部分：基于全转录组深度测序的垂体ACTH腺瘤mRNA差异表达分析目的：通过新一代高通量测序技术对垂体ACTH腺瘤行转录组测序,探究垂体ACTH腺瘤与瘤周正常垂体组织间的差异表达基因,以期揭示肿瘤发生发展过程中可能的存在分子机制,并为后续的microRNA组学研究提供完整的分子生物学基础。方法：收集单一中心68例垂体ACTH患者的组织标本(肿瘤及瘤周正常垂体),20例无功能垂体腺瘤,18例生长激素型垂体腺瘤和8例泌乳素型垂体腺瘤,同时采集患者相关临床信息。运用新一代测序技术对9对配对样本(肿瘤和瘤周正常垂体组织)进行转录组深度测序,通过生物信息学分析,获取垂体ACTH腺瘤基因差异表达谱。进一步对筛选出的差异表达基因行GO term和PATHWAY分析,并挑选差异表达显著基因进行验证和功能机制研究,探究其在垂体ACTH腺瘤中可能存在的分子调节机制。结果：通过对垂体ACTH腺瘤mRNA-seq数据做生物信息学分析,我们筛选出166个上调的差异表达基因和288个下调的差异表达基因,发现了库欣病肿瘤发生发展、激素分泌和肿瘤侵袭性等相关的基因和相关信号通路。并从中挑选未经报道的TIMP3基因做进一步验证,发现与瘤周正常垂体组织相比TIMP3在mRNA和蛋白水平的表达在各类型垂体腺瘤中显著下调,并与肿瘤的体积、侵袭性、Ki-67等显著相关。结论：通过建立垂体ACTH腺瘤基因的差异表达谱,揭示库欣病可能存在的发病机制及临床表型相关机制,并为后续的库欣病microRNA组学分子靶向研究提供理论基础。第二部分：基于全转录组深度测序的垂体ACTH腺瘤microRNAs差异表达分析目的：运用新一代测序技术,建立垂体ACTH腺瘤microRNA差异表达谱。鉴定相关microRNA在垂体ACTH腺瘤组织中及患者血清中的表达情况,以期作为诊断库欣病和预后监测的分子标志物。方法：经蝶窦入路手术治疗库欣病患者,术中收集垂体ACTH腺瘤患者肿瘤标本及瘤周垂体组织共9对。运用Illumina Genome Analyzer Ⅱx行全转录组microRNA测序,结合生物信息学分析建立垂体ACTH腺瘤差异表达的microRNA谱。并在55例肿瘤组织和15例瘤周正常垂体组织中运用荧光定量PCR进行验证,将筛选得到的microRNA在197例病人和120例健康人的血清中运用荧光定量PCR行验证检测,并进行靶基因的预测及与第一部分mRNA-seq结果做关联分析,在组织水平作相关基因功能验证,得到一组microRNA panel作为针对库欣病诊断和预后观察的分子标志物。结果：所有9对样品建库成功,Illumina Genome Analyzer Ⅱx深度测序平均读取10M/样品。我们发现,垂体ACTH腺瘤与瘤周垂体相比,有67个microRNA显著差异表达。通过对测序数据分析发现,垂体ACTH腺瘤相对瘤周正常垂体组织比较,根据Fold change>2, Recurrence≥5,发现67个差异表达的microRNA,其中包括39个上调的microRNA和28个下调的microRNA,在肿瘤和瘤周正常垂体组织中验证得到6个上调(miR-9-5p, miR-9-3p, miR-190b, miR-137, miR-885-5p, miR-592)和1个下调的mir-551b-3p,并且在患者和正常人的血清中进行检测,也得到了1个下调的mir-551b-3p,其表达水平与组织中一致。受试者工作特征曲线分析显示,mir-551b-3p对于库欣病的诊断具有较高的敏感性和特异性。血清中mir-551b-3p的表达水平与患者的肿瘤体积,血皮质醇和ACTH水平显著相关。结论：研究结果表明microRNA的差异表达可能参与垂体ACTH腺瘤的发生发展。microRNA有可能成为库欣病人特异性的,外周血无创诊断的分子标志物。