Foxg1对皮质中间神经元发育的调控机制研究

Despite only comprising 20-30% of cortical neurons, the gamma-aminobutyric acid (GABA)ergic inerneurons play vital roles in modulating cortical functions, however the mechanisms underlying interneuron development remain to be elucidated. By conditional disruption of Foxg1 in progenitor cells and interneurons undergoing maturation respectively, this project aims to understand roles of Foxg1 in cell proliferation, differentiation, migration and maturation during the development of cortical interneurons. We will also detect the expression level and pattern of transcription factors such as Mash1, Dlx1/2, Nkx2.1 which have been known to be involved in interneuron development and other possible regulators after Foxg1 deletion. Meanwhile migration regulators including repulsive semaphorin 3A/F (Sema 3A/F), roundabout-1 (Robo1), EphA4 and attractive Cxcr4/7 will be examined as well. We will further try to figure out whether Foxg1 can directly or indirectly regulate the gene that is identified to be severely up-regulated or down-regulated by chromatin immunoprecipitations (ChIP) and Luciferase assay. Finally rescue experiments will be performed to further confirm the regulation of Foxg1 on its down-stream gene. Our study will help to understand the mechanisms of the development of interneurons and interneuron-related diseases such as mental disorders.

中间神经元虽然在皮层神经元中只占20%-30%的比例，但是对于维持大脑正常功能发挥着至关重要的作用。目前对于中间神经元发育和成熟的调控研究十分有限，我们前期工作提示Foxg1参与调控中间神经发育。本研究通过分别在中间神经元前体细胞、正在成熟的中间神经元中条件性敲除Foxg1，研究Foxg1缺失对中间神经元的发生、分化迁移以及成熟的影响，检测目前已知或可能参与调控中间神经元发育的转录因子如Mash1、Nkx2.1和Dlx1/2以及调控其迁移的趋化因子的改变。 利用ChIP和 Luciferase assay 检测Foxg1是否直接或间接调控上述鉴定出来的剧烈上调或下调的因子，再对Foxg1直接调控的因子进行过表达或敲减进行验证，在此基础上明确Foxg1调控中间神经元发育和成熟的分子机制。我们的研究将有助于理解中间神经元发育的调控，从而进一步探究由中间神经元异常引起的神经精神类疾病的致病机制。

大脑以神经环路为基础，行使认知、情感、推理等高级功能。神经环路由兴奋性的投射神经元和抑制性的中间神经元构成。尽管抑制性中间神经元只占全部神经元的20%-30%，但是对于神经回路的信息整合至关重要。诸多研究表明，中间神经元的发育和成熟出现异常，往往会导致神经精神疾病如癫痫、精神分裂症以及自闭症等。. 转录因子Foxg1是端脑发育的重要调控因子，Foxg1突变的病人表现为癫痫、智力低下、精神发育迟缓等症状，Foxg1综合征也属于自闭症谱系障碍，提示Foxg1可能参与调控中间神经元的发育。本项目通过将Dlx5/6Cre-EGFP、GDA2CreERTM工具鼠与Foxg1fl/fl cross, 分别在中间神经元的前体细胞和正在成熟/成熟的中间神经元中敲除Foxg1，探讨Foxg1对于中间神经元发育的调控及作用机制。.我们发现在中间神经元发育早期条件性敲除Foxg1，中间神经元切线迁移异常，Foxg1作为Dlx1/2，Mash1和Prox1的上游调节分子，在调控中间神经元早期发育特别是胚胎期切线迁移中发挥重要作用。在生后的中间神经元中条件性敲除Foxg1，发现中间神经元在皮层定位的异常，中间神经元放射迁移能力降低。缺失Foxg1导致中间神经元提前成熟，神经元分支增多，并可使成年后小鼠的癫痫易感性增加。进一步研究发现Foxg1通过Dlx1-Pak3以及CXCR4调控中间神经元的分化成熟和放射迁移。以上结果在Cerebral Cortex发表论文2篇。本项目的研究不仅有助于阐明中间神经元发育的调控机制，并且还有助于加深对Foxg1综合症发病机制的认识。. 在以上工作基础上，我们还进一步探讨了Foxg1对于神经元命运决定的调控等，发表论文4篇。. 在本项目支持下共计发表论文6篇。