IL-11-Cre重组酶小鼠的建立与鉴定

作     者：谢中良 

作者单位：河北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王付欣;杨冠

授予年度：2024年

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 08[工学] 0836[工学-生物工程] 

主      题：IL-11 Cre重组酶工具小鼠 遗传谱系示踪 多重免疫荧光标记 

摘      要：白细胞介素-11（IL-11）是一种炎症细胞因子,有独特的生物学功能。越来越多的研究发现IL-11在炎症和纤维化等病理过程中具有重要作用,被认为是肿瘤与病理性纤维化疾病的潜力药物开发靶点。来自多种遗传修饰小鼠模型的证据证实,IL-11在骨骼发育和骨稳态、病理性肺纤维化、心脏纤维化、结直肠癌发生等过程中扮演着重要角色。为了靶向发育和疾病过程中的IL-11+细胞,研究IL-11+细胞的来源、遗传谱系、命运决定的分子遗传学机制等关键科学问题,我们利用CRISPR-Cas9技术构建了在IL-11+细胞中特异性表达Cre重组酶的基因敲入小鼠,研究IL-11+细胞在发育和疾病中的遗传谱系,为进一步研究IL-11+细胞在疾病和创伤中的作用打下基础。 首先,我们利用CRISPR-Cas9技术将m TFP1-2A-Cre-WPRE-poly A共表达序列插入小鼠IL-11基因翻译起始位点,获得了IL-11-m TFP1-Cre基因敲入小鼠。随后我们将IL-11-m TFP1-Cre小鼠与Rosa26LSL-td Tomato红色荧光蛋白报告小鼠交配,获得IL-11-m TFP1-Cre;Rosa26LSL-td Tomato(IL-11td Tomato)小鼠。在IL-11td Tomato小鼠中,IL-11+细胞及其子代细胞都将表达红色荧光蛋白,可以用于研究IL-11+细胞在发育和疾病中的遗传谱系。 随后,我们结合单细胞转录组数据和组织原位多色免疫荧光技术,鉴定了骨骼及其他重要的组织和器官中的IL-11+细胞及其遗传谱系。在骨骼中,IL-11td Tomato细胞主要标记软骨膜/骨膜细胞、韧带/肌腱细胞和成骨细胞。在其他器官和组织中,IL-11td Tomato主要标记了小脑、海马、下丘脑区的神经元、胃和结直肠的肠道内分泌细胞、胰岛β细胞和颌下腺的浆液性腺泡细胞。这些结果为定位IL-11+细胞及其遗传谱系,发现IL-11信号通路在组织微环境稳态中的功能提供了重要线索。 此外,为理解病理性纤维化过程中IL-11+细胞的起源及遗传谱系,我们在IL-11td Tomato小鼠中建立了结肠炎模型。1.5%DSS溶液肠道灌注诱导的小鼠结肠炎模型中,IL-11td Tomato细胞显著增多,组织原位多色免疫荧光标记技术鉴定这些大量出现的IL-11td Tomato细胞主要为肠道上皮中的间质细胞,而非肠道内分泌细胞。这些结果证实IL-11-m TFP1-Cre小鼠可以靶向炎症或肿瘤等疾病过程中的IL-11+细胞,结合重要信号通路或转录因子的条件基因敲除小鼠模型,寻找有效的疾病干预靶点。 综上所述,我们首次构建了靶向IL-11+细胞的Cre重组酶小鼠,鉴定了发育和疾病过程中的IL-11+细胞及其遗传谱系,为未来深入研究IL-11+细胞在不同组织和器官中的生物学作用提供了重要线索,为探索IL-11+细胞在肿瘤与病理性纤维化疾病中的功能与机制,以及寻找新的治疗靶点提供了新的思路和可能性。