Fgf3-flox 基因敲除小鼠

Fgf3，即纤维母细胞生长因子3，是一种在脊椎动物发育过程中发挥重要作用的生长因子。最初在病毒诱导的小鼠乳腺肿瘤中被发现为原癌基因，但Fgf3主要在胚胎发育阶段发挥功能，包括尾巴形成、内耳发育和后脑诱导与模式形成。Fgf3的表达和功能在脊椎动物中高度保守，同时与其他Fgf家族成员相互作用，参与多种发育过程。有趣的是，尽管Fgf3被归类为经典的旁分泌信号因子，但小鼠Fgf3被发现还可以以自分泌方式发挥作用，这取决于其翻译起始位点的选择性。与Fgf3在内耳形态发生中的保守作用相对应，人类Fgf3基因突变与LAMM综合征相关，这是一种包括听力丧失和内耳畸形的疾病。最近的研究表明，Fgf3在出生后阶段也存在，并且在人类肿瘤和小鼠模型中的龋齿发生过程中表达上调，突显了其在成人组织中精确调节的重要性。Fgf3在胚胎和成人组织中的广泛和动态表达模式以及其与先天性畸形和癌症的联系，要求我们进一步探索其在健康和疾病中的多样化作用[1]。

Fgf家族成员在胚胎发育过程中发挥关键作用，通常在器官形成和胚胎存活中执行冗余功能。先前对Fgf3突变体的分析揭示了其对内耳形成和胚胎存活的影响，但这些影响具有不完全的穿透性。有研究表明，在Fgf3编码区中插入新霉素抗性基因（neo）会导致胚胎发育过程中的存活率降低，并增加内耳缺陷的穿透性。此外，Fgf3neo/neo突变体表现出Fgf4表达的减少，Fgf4位于小鼠基因组中Fgf3位点附近。在Fgf3/4 cis小鼠中，使用Foxg1-Cre驱动因子在内耳发育过程中条件性灭活Fgf4，揭示了Fgf3和Fgf4在这两个Fgf家族成员在内耳胎盘诱导中的冗余需求。然而，在Fgf3和Fgf4也共同表达的咽部区域中灭活Fgf3和Fgf4，使用Foxg1-Cre驱动因子，并没有影响咽弓的发育。然而，这些突变体表现出出生前存活率的降低。这些结果表明，在发育过程中，Fgf信号传导的重要性。特别是，Fgf家族的不同成员在确保内耳形成和胚胎存活方面发挥冗余作用[2]。

KLF4是一种转录因子，已被证明对于多能性和自我更新状态的诱导和维持是必需的。全基因组测序确定了人类脑膜瘤中KLF4的一个独特突变（KLF4K409Q）。然而，这种肿瘤特异性KLF4突变的分子机制尚不清楚。研究使用全基因组高通量和定量转录组方法在人类细胞系、原代脑膜细胞和脑膜瘤肿瘤组织中观察到，KLF4的进化保守DNA结合结构域的变化改变了其DNA识别偏好，导致下游转录活性的转变。在KLF4K409Q特异性靶标中，通常沉默的纤维母细胞生长因子3（FGF3）被激活。研究证明KLF4K409Q在通过结合其启动子和使用位于位点内的短串联重复序列（STRs）作为增强子来刺激FGF3转录方面具有新形态功能[3]。

染色体11q13微缺失综合征，也称为耳齿综合征，涉及与11q13.2q13.4区域缺失相关的牙齿、听觉和眼部异常。有研究报道了一名1岁女孩的病例，她在染色体11q13.3上有一个43kb的FGF3基因缺失，表现出耳齿发育不良、听力困难和发育迟缓。她的家族史包括儿童期永久性听力丧失和耳齿综合征。染色体微阵列分析（CMA）和测序证实了FGF3的完全杂合缺失。这个病例表明，FGF3的杂合性不足足以引起该综合征的关键临床特征，强调了对进一步研究和长期随访的需求[4]。

增强子-基因通讯依赖于拓扑相关结构域（TADs）和由CCCTC结合因子（CTCF）绝缘子强制的边界，但基础结构和机制仍然存在争议。有研究表明，一个通常绝缘纤维母细胞生长因子（FGF）致癌基因的边界在胃肠道间质瘤（GISTs）中被DNA高甲基化破坏。该边界包含一系列CTCF位点，这些位点强制的相邻TADs，一个包含FGF基因，另一个包含ANO1及其假定增强子，这些增强子仅在GIST及其可能的起源细胞中活性。研究显示，在边界中四个CTCF基序的协调破坏融合了相邻的TADs，使ANO1增强子能够接触FGF3，并导致其强诱导。高分辨率微-C图揭示了ANO1增强子中的转录起始位点与FGF3启动子之间的特定接触，这种接触频率与FGF3诱导量定量相关，因此接触频率的适度变化会导致表达量的强烈变化，这与因果关系一致[5]。

丘脑在确保感觉信息（除了嗅觉信号）的忠实传递到相应的皮层区域中起着至关重要的作用。然而，丘脑的功能不仅限于将信息传递到和从大脑皮层。调节感觉信息流动的能力得到了前丘脑中第二种丰富的神经元类型——抑制性γ-氨基丁酸（GABAergic）神经元的支持，这些神经元将抑制性GABAergic轴突投射到背侧丘脑的谷氨酸能神经元。有趣的是，在先驱前丘脑轴突的轨迹中，形态发生因子纤维母细胞生长因子（FGF）-3在内侧鸡下丘脑中表达。使用鸡胚组织块中的体外分析，研究者们发现FGF3对附近前丘脑GABAergic轴突具有化学排斥作用。此外，抑制FGF3的引导功能表明，FGF3信号传导对于正确导航前丘脑轴突是必需的。基因表达分析和功能丧失研究表明，FGF3通过FGF受体（FGFR）-1的下游通路介导前丘脑轴突的引导。这些结果表明，在下丘脑中表达的FGF3作为一种化学排斥分子，指导相邻GABAergic轴突的路径选择[6]。

功能上不同的背根神经节（DRG）神经元亚型/簇可能在神经再生和疼痛中发挥不同的作用。然而，关于它们在神经病理性疼痛条件下转录组变化的具体细节仍然不清楚。慢性压迫损伤（CCI）是坐骨神经的慢性压迫，是神经病理性疼痛的一个公认模型，研究者们进行了单细胞RNA测序（scRNA-seq）来表征在CCI后第7天腰椎DRG神经元中的亚型特异性转录组变化。通过使用PirtEGFPf小鼠，这些小鼠的DRG神经元中选择性表达增强型绿色荧光蛋白，建立了一种高效的纯化过程，以丰富神经元进行scRNA-seq。研究者们观察到CCI诱导的四个突出的簇的出现，以及受伤神经元中标记基因的丢失。重要的是，来自几个簇的一部分受伤神经元免受损伤诱导的身份丧失，这表明受伤神经元中存在亚型特异性的转录组变化。此外，未受伤的神经元，这些神经元对于介导诱发疼痛是必需的，也显示出在这些簇中的细胞类型特异性转录组变化，但不是在其他簇中。值得注意的是，在CCI后，雄性和雌性小鼠在多个神经元簇中表现出不同的转录组变化，这表明在神经损伤后DRG神经元的转录组性别二态性。使用Fgf3作为原理证明，RNAscope研究提供了CCI后受伤神经元中Fgf3增加的证据，支持scRNA-seq分析，而钙成像研究揭示了Fgf3在神经元兴奋性中的功能作用。这些发现可能有助于确定新的靶基因，并开发DRG神经元细胞类型特异性疗法，以优化神经病理性疼痛的治疗和神经再生[7]。

体细胞拷贝数增益普遍存在于各种癌症类型中，但它们在致癌中的作用尚未充分评估。这种不足部分是由于拷贝数增益跨越大的染色体区域，掩盖了因果位点。有研究利用类器官模型来评估通过整合计算分析极端拷贝数增益与极端表达失调在The Cancer Genome Atlas中重叠的候选致癌基因位点。将“异常值”候选基因子集作为组织特异性cDNA慢病毒文库，在带有初始致癌突变的同类食管、口腔、结肠、胃、胰腺和肺类器官中进行上下文筛选。迭代分析确定了位于12q15的激酶DYRK2为p53-/-口腔黏膜类器官中扩增的头颈部鳞状细胞癌致癌基因。同样，在41%的食管鳞状细胞癌中扩增的FGF3，促进了p53-/-食管类器官的生长，并通过FGFRs的小分子和可溶性受体拮抗剂可逆。这些研究建立了基于类器官的候选基因组驱动因子上下文筛选，使早期肿瘤发生期间的功