《牙齒早期發育中BMP信號穩態的調製機制》是依託福建師範大學，由胡雪峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：牙齒早期發育中BMP信號穩態的調製機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：胡雪峰
- 依託單位：福建師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在器官發育過程中，由信號分子所構成的遺傳通路，其基因表達和信號水平的動態平衡和穩態調節是保證正常發育的必要條件。然而，對器官發育過程中有關信號通路的穩態調製機制所知甚少。BMP信號是牙齒器官發育的重要信號通路之一。本項目利用遺傳修飾的小鼠模型，條件性在牙齒上皮和牙間充質中改變BMP信號的穩態，研究BMP信號的穩態對牙齒形態發生的影響、不同類型牙齒髮育對BMP信號穩態的耐受性以及BMP信號穩態的調製機制。實驗內容包括：(1) Noggin剔除小鼠BMP信號穩態調製的分子機制；（2）在牙胚組織中過表達Bmp4對牙齒髮育的影響;(3)不同類型的牙齒在早期發育過程中對BMP信號的耐受性；（4）在牙胚中過表達Noggin對牙齒髮育的影響。研究結果將為理解牙齒髮育中BMP信號保持其穩態的精確調控機制提供實驗數據，進一步完善牙齒髮育的分子調控網路，同時對理解其他器官發生的機制也有重要的提示意義。
結題摘要
利用了Noggin剔除小鼠證實了BMP的內穩態對牙齒的發育是至關重要的。由於在小鼠下門牙和上下磨牙均有Chordin、Gremlin等其他BMP的拮抗物與Noggin具有相同的表達模式，當Noggin基因缺失時，其他拮抗物的表達對Noggin有功能互補的作用，從而保證了BMP的穩態和牙胚的發育正常。而在上門牙的早期發育中，沒有BMP其他拮抗物的表達，Noggin是小鼠上門牙的直接關鍵因子，Noggin的缺失造成了上門牙的發育異常。我們利用轉基因小鼠在小鼠牙胚的間充質中過表達了Bmp4，實驗結果表明， Bmp4在間充質的過量表達則造成小鼠的磨牙發育異常。進一步證實了，BMP穩態的改變將導致牙齒髮育的異常。 目前，許多研究已經揭示了小鼠牙齒髮育的分子機制，但是關於人類牙齒髮育的遺傳控制機制的研究知之甚少。我們利用基因晶片技術高通量篩選了人牙胚基因表達譜，用原位雜交等方法檢測了BMP，SHH以及FGF信號通路分子在人牙胚中的表達。發現，BMP信號通路的配體、受體、效應子以及拮抗物，包括BMP2 、 BMP3、 BMP4、 BMP7、 NOGGIN、 SMAD4、 BMPRIa、BMPRIb、BMPRII，在人牙胚帽狀期及鐘狀期都有強烈表達。SHH, PTC1, SMO, GLI1, GLI2和GLI3在人牙胚的表達與在小鼠中的表達很相似。 FGFs配體以及它們的受體，包括FGF3, FGF4, FGF7, FGF8, FGF9, FGF10在人牙胚中也有表達，並且與在小鼠牙胚中的表達模式幾乎相同。我們的結果表明這些基因在人牙胚中的表達模式與在小鼠牙胚中的表達模式幾乎一致，但也有少許差別。這表明了在人牙胚發育過程中BMP、SHH、FGF信號通路既具有保守性也具有差異性。 經典的重組實驗證實，在小鼠牙齒髮育的早期，其成牙誘導能力首先在牙上皮，隨後轉移到牙間充質。然而，對於人的胚胎組織是否具有同樣的成牙誘導潛能尚不知。我們的研究發現帽狀期的人牙上皮與唇間充質組織重組後可被誘導成牙，而若將鐘狀期的牙上皮與唇間充質重組，則不可被誘導成牙。將鐘狀期的人牙間充質與小鼠第二腮弓上皮或人表皮幹細胞重組後，可誘其成牙並分泌牙釉質。而若將帽狀期的人牙間充質與小鼠第二腮弓上皮或人表皮幹細胞重組後，則不可誘導其成牙。我們的研究為依賴幹細胞技術構建人類生物工程牙齒奠定基礎。
