项目名称： 胸腺的起源、发生、维持与退化 首席科学家： 张毓北京大学.doc

项目名称： 胸腺的起源、发生、维持与退化 张毓 北京大学 2010.9至2015.9 教育部  Bcl-3调控基因表达和发育分化的表观遗传机制?R信号对TEC发育分化及其所介导的阴性选择的影响，确立Netrin和Slit在胸腺细胞定向迁移中的作用。 分析胸腺退化对外周T细胞库重塑及对固有免疫应答和记忆免疫应答的影响，揭示Mpc2、LT?、Bcl-3和Aire在胸腺上皮细胞前体维持中可能发挥的作用。 发现和鉴定出10个以上与胸腺发育或退化相关的新分子（mRNA、miRNA或蛋白质），阐明它们调控胸腺发育或退化的机理，并确定它们是否具有临床应用前景。 发表高水平论文（影响因子＞5）20-30篇，包括2-4篇顶级期刊论文，力争在1-2个方向上取得有影响力的、突破性成果。 培养博士研究生40-60名，产生长江学者、国家杰出青年基金获得者、中科院“百人计划”级别的人才3-5名，造就一支在胸腺发育研究领域敬业乐业、团结协作、善于攻关的高水平研究队伍。  三、研究方案 1．学术思路 本项目拟从物种进化、个体发生、维持和退化等不同角度全面研究胸腺器官发育及其调控机制。作为一个重要的中枢免疫器官，胸腺的起源对免疫进化研究具有重大理论意义，而分析不同物种共享的重要发育调控基因或基因网络可望为深入理解胸腺发育的分子基础做出重要贡献。对于一个个体，胸腺器官发育很大程度上是指胸腺上皮细胞的发育。TEC是一种高度特化的上皮细胞，在胸腺中扮演着“组织者”和“教育者”的角色。有关其发育分化分子基础的研究将聚焦于项目组成员前期工作中发现的两个关键性分子——Mpc2和Bcl-3。值得一提的是，这两个分子似乎都与表观遗传调控相关，而表观遗传对胸腺发育的影响还是一个未曾被涉猎的领域，相关研究具有很强的开拓性。众所周知，TEC对于胸腺细胞发育不可或缺。但近年来的研究显示胸腺细胞也深刻影响着TEC的发育。已知LT-LT?R信号是二者交流的一种关键性媒介，我们特别感兴趣的是该信号如何影响mTEC的发育及其在mTEC介导的胸腺细胞阴性选择中的作用。本项目关注的最后但也是最重要的问题是胸腺的退化。其重要性不仅体现在它的医学价值上，同时也在于它实际上反映出的是器官如何维持的问题。我们认为胸腺退化是一个主动的过程，有着重要但却未知的生理意义。通过对其生理功能和发生机制的研究，我们期望能产生理论上的突破。 2．技术途径 本项目拟使用多种不同模式动物（包括各种基因修饰小鼠），借助常用分子生物学、细胞生物学、免疫学和发育生物学方法，结合高通量检测（如基因芯片、蛋白芯片、ChIP-on-Chip、ChIP-seq、二代DNA测序等）、激光共聚焦成像、基因敲除或转基因技术，从分子、细胞和整体水平研究研究胸腺起源、发生、维持和退化。总体技术途径见下图，各项研究内容的具体技术线路详见各课题。  四、年度计划 第一年 研究内容 文昌鱼胸腺发生发育相关的重要标记分子的鉴定：采用第二代高通量测序技术，测定不同发育阶段的小鼠、爪蟾爪蟾验证Mpc2对于小鼠胸腺上皮细胞功能的重要性；建立胸腺上皮细胞特异性敲除Mpc2的小鼠模型，并对表型进行比较和分析；建立TEPC培养系统，用基因芯片和小RNA芯片配对筛选差异基因和小RNA；建立基因敲除动物模型和利用不同GPCR刺激胸腺上皮细胞发育的细胞模型。爪蟾证实获得可调控mTEC小RNAs，发现miR-A和其它小RNAs和关键基因的表达调控机制；发现miR-A和其它小RNAs的靶基因；完成各种细胞及动物模型的建立。Illumina BeadStation 500GX 微阵基因分型系统,对汉族RA患者的样品进行全基因组扫描，定位与RA遗传相关的SNPs位点。 分析高表达Mpc2的胸腺上皮细胞类群，分析Mpc2-/-胸腺中该类群细胞的数量和主要功能；Mpc2影响T细胞增殖的主要信号通路及重要下游基因；验证获得的差异基因和小RNA；研究小RNA和关键基因的表达调控机制；预测和验证小RNA的靶基因，功能证实差异的基因和小RNA；构建Aire、Insulin等基因启动子GFP报告系统，功能筛选siRNA文库；确定影响胸腺上皮细胞发育的特定GPCR刺激，发现新的未知核内转录因子确定Mpc2高表达的细胞亚群；在TEC中验证相关基因的表达并获得相关数据；功能证实差异的基因和小RNAs；功能筛选siRNA文库；揭示G蛋白偶联受体在胸腺上皮细胞发育对表观遗传网络的调节作用，进一步分析影响GPCRs信号蛋白（如β-arrestins）的已知和未知的核内转录因子表达谱。使用FTOC系统验证Mpc2-/-胸腺中导致T细胞增殖异常的微环境因子及其作用；阐明Mpc2调控胸腺发育的主要分子机制基因敲除和/或转基因小鼠；进一步证实表观遗传机制调控非经典NF-(B信号传