利用Ihh信号通路亢进小鼠模型研究遗传性多发性骨软骨瘤致病机理

Hereditary multiple exostosis (HME) is an autosomal dominant genetic disease. Its pathogenesis is mutation in EXT1 / EXT2 gene, causing the activity decrease of the formated glycosylation transferase enzyme complex therebyexcessively activate Ihh signalling pathway，but the downstream mechanism is still unknown. We collected 5 pedigrees of HME and found Ihh pathways upregulated in the specimens. Meanwhile，by cathepsin K (Ctsk) cre Sufu F/F mice, we have constructed an multiple osteochondroma mice model via up-regulated Ihh signalling pathway. Our study intends to: 1.Via RNA seq of clinical HME specimens, compared with the normal cartilage tissue, screen out the expression changed RNA. 2.Isolate sufu knckouted cell and osteochondroma tissues of Ctsk cre Sufu F / F mice, then through RNA seq analysis respectively, screen out the expression changed molecules. 3.According to the RNA seq results, identify the key regulated genes downstream of Ihh signalling pathways,explore transmission downstream Ihh signalling pathwaysand the mechanisms of target genes act on the formation of HME, and finally provide a new theoretical basis for the molecular treatment of HME.

遗传性多发性骨软骨瘤（HME）是一种常染色体显性遗传病。其病因是Ext1/Ext2基因突变，致其所形成的糖基转移酶复合体活性降低而过度激活Ihh通路，但其下游机制至今不明。我们前期研究收集了5个HME的家系，并在骨软骨瘤标本中发现Ihh通路上调。同时，通过在Cathepsin K (Ctsk)表达的细胞中条件性敲除Sufu基因，构建了Ihh信号通路亢进的小鼠多发性软骨瘤模型。本研究拟进行通过临床骨软骨瘤标本RNAseq，与正常软骨组织对比，筛选出表达改变的RNA。同时，在Ctsk cre Sufu F/F 小鼠中分选出Sufu被敲除的细胞以及分离出骨软骨瘤组织，通过RNA seq分析，筛选出表达改变的分子。根据上述RNAseq结果，找出共有的Ihh通路下游受调控的基因，探究Ihh通路的下游传导和靶基因在HME发生的机制，为HME的分子治疗提供理论依据。

遗传性多发性骨软骨瘤(HME)是遗传性疾病，呈常染色体显性遗传，以干骺端多发性外生骨疣为主要特征。HME患者通常伴有骨骼畸形、身材矮小、运动关节受限、关节脱位和组织受压的症状，甚至会发生恶变。本研究我们通过构建Ctsk-cre ;Sufufl/fl小鼠模型，研究其生成多发性骨软骨瘤的机制。在Ctsk-cre ;Sufufl/fl小鼠模型中我们发现其会诱导自发性的骨软骨瘤的同事还会在韧带肌及关节周发生异位骨化。将Sufu在Ctsk-Cre表达细胞中的敲除引起肌腱和生长板周围出现软骨和成骨细胞。然后在Ctsk-CKO小鼠的谱系追踪实验中，我们发现Ctsk+软骨膜细胞参与了软骨瘤中软骨的形成。通过将Gli1/Gli2的敲除后发现Ctsk-CKO小鼠的骨软骨瘤和异位骨化的发展得到了抑制。Ctsk-Cre可以标记以肌腱标记物Scx标记的肌腱源性祖细胞(TDPCs)亚群。Ctsk+Scx+ TDPCs富集肌腱干细胞标志物，并表现出最高的自我更新能力和分化潜能。Sufu缺乏可通过上调Hedgehog (Hh)信号通路增强表达Ctsk-Cre的肌腱源性细胞的软骨分化和成骨分化。此外，JQ1对Hh信号的干预抑制了骨软骨瘤和异位骨化的发生。本研究为遗传性多发性骨软骨瘤和异位骨化的机制研究提供更加完善的实验基础和新的药物治疗的思路。