5月15日，中國科學(xué)院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所周斌研究組在國際學(xué)術(shù)期刊Circulation Research上發(fā)表了題為“Genetic Targeting of Organ-Specific Blood Vessels”的最新研究成果。該項工作建立一套新的遺傳操作系統(tǒng)以實現(xiàn)更加精確的遺傳靶向，可用于基因敲除和過表達(dá)，并成功構(gòu)建了心臟冠狀動脈特異性Cre（CoEC-Cre）和大腦血管特異性Cre（BEC-Cre），并利用這套新系統(tǒng)揭示了VEGF信號通路參與調(diào)控大腦血管新生及血腦屏障的形成。

 

        血管是血液流通的管道，負(fù)責(zé)運輸氧氣、營養(yǎng)物質(zhì)以及代謝廢物，在器官和組織的發(fā)育及再生過程中起到至關(guān)重要的作用。不同器官的血管在結(jié)構(gòu)及功能上是異質(zhì)性的。在組織損傷反應(yīng)過程中，血管內(nèi)皮細(xì)胞協(xié)調(diào)組織特異性干細(xì)胞自我更新和分化以促進(jìn)組織修復(fù)，并分泌大量趨化因子和分泌因子誘導(dǎo)組織再生。不同器官的內(nèi)皮細(xì)胞在損傷反應(yīng)中的作用都是獨特的。研究血管常用的遺傳工具小鼠為VE-cad-Cre、Tie2-Cre等，這些工具小鼠標(biāo)記所有的內(nèi)皮細(xì)胞，無法精確地研究特定組織器官的血管。因此提高遺傳靶向的精度，開發(fā)組織特異性Cre工具將促進(jìn)研究人員對內(nèi)皮細(xì)胞在器官形成及再生過程中的深入功能研究。

 

        到目前為止，遺傳靶向工具主要依賴于Cre-LoxP同源重組系統(tǒng)以解決細(xì)胞示蹤問題，進(jìn)行基因功能研究。該系統(tǒng)的精度在很大程度上取決于基因表達(dá)的特異性，這種傳統(tǒng)方法具有固有的局限性。在本項研究中，研究人員利用兩套互相排他的同源重組系統(tǒng)即Dre-Rox與Cre-LoxP系統(tǒng)進(jìn)行順序交叉遺傳靶向操縱，實現(xiàn)精確地遺傳靶向器官特異性的血管。順序交叉遺傳靶向操縱系統(tǒng)包括兩個要素：A-Dre和B-Cre-Rox-ER-Rox。傳統(tǒng)的CreER位于細(xì)胞質(zhì)中，無法入核進(jìn)行Cre-LoxP反應(yīng)。在同時表達(dá)A和B的細(xì)胞中，Dre重組酶將識別并切割Rox位點，之后B-Cre將從細(xì)胞質(zhì)中釋放入核，進(jìn)行后續(xù)的Cre-LoxP反應(yīng)。至此研究人員利用兩個啟動子更加精確地限定了標(biāo)記的細(xì)胞，并且最后的有效輸出是Cre重組酶。該項工作為組織特異性基因操作提供了一個有效的策略，可以廣泛地應(yīng)用到其他生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

 

        該項工作在周斌研究員的指導(dǎo)下，由研究生蒲文娟等完成，并得到軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院楊曉研究員、英國牛津大學(xué)Nicola Smart教授等大力支持。研究工作得到中國科學(xué)院、國家基金委、上海市科委等資助。

 

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