Foxn1及其下游基因调控斑马鱼胸腺和T细胞发育分子机制的研究

Our understanding on thymopoiesis and T cell development in vertebrates is still incomplete. Zebrafish, as a vertebrate model, has been recently used to study adaptive immunity. Our previous work has demonstrated that in zebrafish, Foxn1, a master regulator of thymic epithelial cells (TECs), regulates thymus and T cell development by controlling expression of mcm2 and cdca7 (Ma et al, PNAS, 2012). However, several questions still remained. This grant application plans to address these questions as follow: 1. To generate a foxn1 null mutant by TALEN or Cas9 technology, further characterize loss-of-foxn1 phenotype and downstream targets of Foxn1, and study how BMP signaling regulates foxn1 expression. 2. To study how mcm2 and cdca7 regulate TEC development, runx3 and cbfb regulate T cell differentiation. 3. To delineate the relationship between TECs and T cells in the thymus. This work will help us to better understand the development and molecular regulation of thymus and T cells in vertebrates.

斑马鱼已作为模式动物被广泛应用于适应性免疫系统研究，但对其胸腺和T细胞发育过程的了解尚不完善。我们前期工作发现了T细胞发育微环境形成的关键因子-Foxn1不仅可以通过趋化因子和Delta-like基因来调控胸腺和T细胞发育,还可以直接调控mcm2影响细胞增殖。本课题组在该领域的工作虽已获得一些进展但仍有很多问题尚未解决，本项目拟对前期工作中的问题进行深入研究。（1）明确斑马鱼foxn1纯合突变体的表型，继续寻找该转录因子其它的下游靶基因以及研究BMP信号如何调控foxn1的表达；（2）分析Cdca7和Mcm2如何共同调控胸腺和T细胞发育以及Runx3和Cbfb在淋巴细胞发育中的作用；（3）综合所得研究成果，探讨胸腺上皮细胞和T细胞之间互相影响的关系。本项研究成果将有助于全面和系统的了解斑马鱼胸腺和T细胞发育过程及其分子机制，为适应性免疫系统的研究奠定工作基础。

斑马鱼血液系统的发育及调控机制与哺乳动物高度保守，同时，因其体外受精发育、早期胚胎透明以及易饲养等优势，现已广泛用于血液系统及适应性免疫系统研究。我们前期工作发现转录因子Foxn1可以直接调控mcm2表达，影响胸腺上皮细胞增殖，进而调控T淋巴细胞发育。在此基础上，利通ZFN技术，我们构建并筛选了斑马鱼foxn1突变体并对其进行了系统的表型分析。随后，构建了无色素背景的foxn1/casper突变体，开展了一系列移植实验。此外，我们利用TALEN和CRISPR/Cas技术构建了runx3和irf4a等突变体，分析并证实了这些基因在T细胞发育中的关键作用。本项目的实施有助于全面和系统的了解斑马鱼胸腺和T细胞发育过程及其分子机制，为适应性免疫系统的研究奠定工作基础。