• 研究报告 •
邓雅鑫1,丁宝君1,李鸿春2,陈松1,张莹1,周波3,张震1,4
1. 桂林医科大学基础医学院,罕见病防治广西高校工程研究中心,桂林 541199
2. 桂林医科大学公共卫生学院,桂林 541199
3. 桂林医科大学科学实验中心,桂林 541199
4. 中南大学湘雅基础医学院,长沙 410013Yaxin Deng1, Baojun Ding1, Hongchun Li2, Song Chen1, Ying Zhang1, Bo Zhou3, Zhen Zhang1,4#br#
1. School of Basic Medical Sciences, Guangxi University Engineering Research Center for Rare Disease Prevention and Treatment, Guilin Medical University, Guilin 541199, China
2. School of Public Health, Guilin Medical University, Guilin 541199, China
3. Scientific Research Center, Guilin Medical University, Guilin 541199, China
4. Xiangya School of Basic Medical Sciences, Central South University, Changsha 410013, China摘要: Vrtn基因是新近发现的与胚胎发育和干细胞多能性相关的基因,其纯合敲除(Vrtn-/-)导致小鼠胚胎在胚胎期E12.5左右死亡。为阐明其致死机制,本研究整合形态学观察、多阶段转录组学分析及功能验证实验,揭示了由于Vrtn缺失引发的小鼠胚胎发育紊乱。形态学观察显示,Vrtn-/-胚胎在E9.0、E9.5、E10.0、E10.5和E11.0发育期均呈现显著异常,表现为体轴缩短、神经管闭合缺陷、体节分化异常及心血管发育畸形,并伴随胚胎整体发育迟缓。通过转录组测序并结合qRT-PCR验证发现,Vrtn缺失一方面下调了与体节形成(Hoxa2、Hes5)、神经发育(Nefm、Nefl)及造血系统(Hbb-bh1、Klf1)相关基因表达;另一方面异常激活了细胞凋亡通路(Crabp2、Fam162a)和脂质代谢(Apom、Apoe)相关基因。TUNEL染色显示,Vrtn-/-胚胎内细胞凋亡水平显著升高,同时Hif-1α免疫荧光检测表明缺氧应激反应被异常激活。甲状腺激素转运(Ttr)、DNA损伤应激(Ddit4)及脂质代谢(Apoa4、Apoa1)相关基因的广泛异常表达共同加剧了胚胎发育失衡,最终导致胚胎死亡。跨物种分析发现,在人类胚胎干细胞中敲降VRTN显著抑制血管生成核心基因(VEGFA、COL1A1和HES1)的表达,该结果与公共数据库中VRTN与缺氧响应的强关联性一致。综上所述,本研究阐明了Vrtn作为胚胎发育的调控基因,通过协调体节发生、神经分化、血管生成及缺氧应激响应等多个发育进程来维持胚胎稳态。这一发现不仅加深了对Vrtn基因在胚胎发育中作用机制的认识,也为解析相关遗传性疾病的发病机制提供了新视角。