利用斑马鱼模型研究MC4R神经元的单细胞转录组及药理调控机制

Melanocortin 4 receptor (MC4R) plays an important role in vertebrate energy homeostasis and endocrine regulation. For many years the upstream ligand regulation of MC4R neurons have been well studied. However, the downstream target information within MC4R neurons remain unknown. Here we will use MC4R-GFP technique and single cell RNA-seq platform to track the development of hypothalamic MC4R neurons during embryonic stage and different physiological states. We will also use zebrafish model to examine the in vivo effect of several MC4R positive allosteric modulators. The completion of this project will not only reveal the expression profile of MC4R neurons but also provides an effective method for the development of MC4R specific small molecule drugs.

下丘脑中高表达的黑色素皮质激素第四受体MC4R在脊椎动物的能量稳态和内分泌调节中发挥着重要作用。多年来其上游的配体双重调节已被系统性研究，但对MC4R神经细胞内部的基因表达信息和MC4R下游的靶基因一无所知，临床上也缺乏针对MC4R相关代谢疾病的小分子药物。此课题中我们将利用斑马鱼体积小、发育快、保守度高等优势，通过单细胞RNA-seq技术在胚胎发育阶段追踪下丘脑中MC4R神经元的发生发育，以及成体中不同生理状态下MC4R神经细胞的基因表达变化，挖掘细胞内部MC4R的细胞膜调控蛋白和下游的靶基因。同时利用斑马鱼检测现有的MC4R正向异构调节剂的体内药效，为药物的进一步研发提供必要的生理数据。本课题的完成将首次揭示MC4R细胞内部的表达谱信息，为调节体内MC4R神经元活性提供全新的思路和视野，同时也为研发MC4R特异性的小分子药物创造快速有效的动物检验平台。

下丘脑中高表达的黑色素皮质激素第四受体MC4R在脊椎动物的能量稳态和内分泌调节中发挥着重要作用。多年来其上游的配体双重调节已被系统性研究，但对MC4R神经细胞内部的基因表达信息和MC4R下游的靶基因一无所知，临床上也缺乏针对MC4R相关代谢疾病的小分子药物。此课题中我们利用斑马鱼体积小、发育快、保守度高等优势，通过单细胞RNA-seq技术在胚胎发育阶段追踪下丘脑中MC4R神经元的发生发育，以及成体中不同生理状态下MC4R神经细胞的基因表达变化，挖掘细胞内部MC4R的细胞膜调控蛋白和下游的靶基因。同时利用斑马鱼检测现有的MC4R正向异构调节剂的体内药效，为药物的进一步研发提供必要的生理数据。本课题的完成首次揭示出MC4R细胞内部的表达谱信息，尤其鉴定出几十个和MC4R真实共同表达并相互作用的新型GPCR靶体，为调节体内MC4R神经元活性提供全新的思路和视野，同时也为研发MC4R特异性的小分子药物创造快速有效的动物检验平台。该课题执行期间发表了一系列高水平SCI文章，培养了包括博士后、博士研究生在内的高科技人才20多人，为推动生理学的发展提供了很多原创性的理论知识基础。