Lrrn4-flox 基因敲除小鼠

Lrrn4，即富含亮氨酸重复的神经元蛋白4，是一种类型I跨膜蛋白，属于富含亮氨酸重复的神经元蛋白家族。在先前的研究中，已经发现Lrrn4在中央神经系统（CNS）的多个区域表达，并参与记忆的维持。然而，关于Lrrn4在周围神经系统（PNS）中的作用知之甚少。通过Northern blot分析发现，Lrrn4 mRNA主要在背根神经节（DRGs）中表达，同时在CNS的某些区域有较低水平的表达。在成年DRGs中，8%的DRG神经元含有Lrrn4 mRNA，这些mRNA仅在小型神经元中表达。LacZ染色结合免疫组化分析显示，约42%和58%的Lrrn4阳性神经元分别含有受体酪氨酸激酶A（TrkA）和Ret免疫活性。坐骨神经轴突切断后，Lrrn4 mRNA在DRGs损伤侧的表达减少。因此，Lrrn4在感觉神经元亚群中表达，可能对维持痛觉通路有贡献[1]。

在基因组研究中，结构变异（SVs）是遗传变异的主要来源之一。对帕金森病（PD）的基因组分析表明，除了单核苷酸变异外，SVs也可能是PD遗传风险的重要因素。一项大规模研究通过分析7,772个Illumina短读全基因组测序样本，并使用2,585个病例和2,779个对照进行全基因组关联研究，发现了与PD风险相关的SVs。进一步的研究验证了三个与PD风险相关的 novel deletion SVs，其中包括LRRN4基因中的一个2 kb内含子缺失。这项研究代表了迄今为止对SVs在PD遗传风险贡献的最全面评估[2]。

Lrrn4在发育过程中的表达模式也引起了研究者的关注。在发育中的DRGs中，Lrrn4的表达首先在胚胎第13.5天（E13.5）的7%的DRG神经元中被观察到，逐渐增加到E17.5的44%，在E17.5和出生后第7天（P7）之间达到峰值，然后急剧下降，到P14时达到成年水平。有趣的是，Lrrn4的表达主要在TrkC阳性神经元中观察到，并且在E13.5时，Lrrn4表达的主要细胞类型从TrkC阳性神经元转移到TrkA阳性神经元。由于TrkC阳性和TrkA阳性神经元的中央突触在E13.5和E15.5时分别开始进入脊髓并与二级神经元形成突触，Lrrn4表达的时间进程可能表明Lrrn4对突触形成有贡献。此外，一些含有亮氨酸重复的细胞粘附分子被认为是突触粘附分子，这表明Lrrn4的时空表达模式对DRG神经元突触功能的发展有贡献[3]。

在分子诊断方面，Lrrn4也被认为是原发性间皮细胞的一个标记。间皮瘤是一种高度恶性的肿瘤，主要是由职业或环境暴露于石棉纤维引起的。在间皮瘤和其他组织的小鼠中进行的微阵列表达分析被用来识别候选的间皮谱系标记。候选标记通过qRTPCR和原位杂交在一系列小鼠组织中进一步测试。两个具有分泌潜力的候选生物标记，uroplakin 3B（UPK3B）和富含亮氨酸的重复神经元4（LRRN4），以及一个商业化的间皮瘤标记，mesothelin（MSLN），被选择用于在一系列正常人类原代细胞、16个已建立的间皮瘤细胞系、10个肺癌细胞系和另外8个非相关癌细胞系中进行验证。在原代细胞组中，LRRN4仅在原代间皮细胞中检测到，而MSLN和UPK3B也在其他细胞类型中检测到。MSLN在支气管上皮细胞和肺泡上皮细胞中被检测到，而UPK3B在视网膜色素上皮细胞和尿路上皮细胞中被检测到。在细胞系组中，MSLN在16个间皮瘤细胞系中的15个中被检测到，而LRRN4只在8个，UPK3B在6个中被检测到。有趣的是，MSLN在间皮瘤细胞系中的水平似乎比在原代间皮细胞中上调，而LRRN4和UPK3B要么丢失，要么下调。尽管间皮瘤细胞系中MSLN阳性的比例较高，但它也在2个肺癌细胞系和3个其他非相关癌细胞系中高水平表达[4]。

在肺动脉高压（PAH）的研究中，Lrrn4也被发现是一个关键的基因。通过加权基因共表达网络分析（WGCNA）识别与PAH显著相关的关键模块，并利用LASSO算法拟合诊断模型。进一步通过生物信息学工具揭示了潜在的生物学机制和免疫景观。WGCNA方法最终确定了两个与PAH显著相关的关键模块。在两个模型中的基因之间，PAH和正常样本之间的差异表达分析进一步确定了九个关键基因。利用这九个基因的表达特征，我们初步开发了一个由LRRN4、PI15、BICC1、PDE1A、TSHZ2、HMCN1、COL14A1、CCDC80和ABCB1组成的PAH诊断签名（PDS），并在两个独立队列中验证了这一签名。ROC分析显示，两个队列中分别具有0.948和0.945的AUC。此外，PDS评分高的患者富含Th17细胞和嗜中性粒细胞，而PDS评分低的患者与肥大细胞和B细胞显著相关。这项研究建立了一个稳健而具有前景的PAH诊断签名PDS，关键基因、新型途径和免疫景观为探索PAH的分子机制和潜在的治疗靶点提供了新的视角[5]。

在心肌梗死的研究中，Lrrn4也被发现与心脏损伤有关。心肌梗死相关转录本（MIAT），一种保守的跨种属的长非编码RNA（lncRNA），直接与各种形式的心力衰竭（HF）患者和小鼠模型中的不适应心脏重塑相关。先前的研究报道，在心肌梗死（MI）的全球MIAT消融小鼠模型中，心脏应激、凋亡和纤维化得到缓解。转录组分析进一步揭示了MIAT诱导的不适应基因的激活，如Hoxa4、Fmo2、Lrrn4、Marveld3和Fat4。然而，MIAT的来源及其对MI和HF的贡献仍然未知。本研究构建了一种新的心肌细胞（CM）特异性MIAT条件敲除小鼠模型，该模型在MI后表现出改善的心脏功能。进一步的研究表明，CM特异性MIAT消融足以减少慢性MI后心脏损伤、凋亡和纤维化。机制上，CM特异性MIAT消融导致小鼠慢性MI后促凋亡和病理性成纤维基因的表达降低，如p53、Bak1、Col3a1、Col6a1、Postn和Snail1。这些结果表明，Lrrn4是MIAT介导的心脏损伤、凋亡和纤维化的重要下游基因[6]。

在胰腺癌的化学预防研究中，Lrrn4也被发现与胰腺癌的进展有关。一项研究发现，CCK2R拮抗剂YF476（netazepide）和JNJ-26070109可以抑制KrasG12D小鼠中胰腺导管腺癌（PDAC）的进展。转录组分析显示，与未处理的小鼠相比，JNJ-26070109处理小鼠的胰腺中Cldn1、Sstr1、Apod、Gkn1、Siglech、Cyp2c44、Bnc1、Fmo2、623169、Kcne4、Slc27a6、Cma1、Rho GTPase激活蛋白18和Gpr85基因的表达下调。YF476处理小鼠的胰腺中，Riks、Zpbp、Ntf3、Lrrn4、Aass、Skint3、Kcnb1、Dgkb、Ddx60和Aspn基因的表达下调。总的来说，JNJ-26070109比YF476具有更好的化学预防效果。然而，在选择剂量时应谨慎，因为这两种药物似乎表现出性别特异性效应[7]。

在儿童高倍体急性淋巴细胞白血病（ALL）的研究中，Lrrn4也被发现与复发相关。在一项研究中，分析了5名复发患者的遗传景观，这些患者在复发前没有高风险的迹象。结果显示，这些患者中RAS通路基因（NRAS、KRAS、FLT3）的致癌突变和主要表观遗传调节因子（CREBBP、EP300、ARID4B、EZH2、MACROD2、MLL2）的失活突变较为突出，而这些突变在非复发患者或其他儿童急性淋巴细胞白血病患者中几乎不存在。复发患者的核苷酸变异在决定细胞命运的转录因子（GLIS1、AKNA）中被检测到。结构基因组改变影响调节B细胞发育的基因（IKZF1、PBX1、RUNX1）。11个新型易位涉及ART4、C12orf60、MACROD2、TBL1XR1、LRRN4、KIAA1467和ELMO1/MIR1200基因。通常，患者只携带单一的结构变异，除了一个患者显示出在遗传性肿瘤抑制因子TP53突变和Li-Fraumeni综合征样家族史的背景下的大规模重排。另一个患者携带DNA修复因子ATM的种系突变。总之，该队列的复发患者以影响RAS通路、表观遗传和发育程序的体细胞突变和DNA修复通路的种系突变为特征[8]。

综上所述，Lrrn4在多种生物学过程中发挥重要作用，包括感觉神经元的发育和功能、心脏损伤、胰腺癌的进展以及白血病的发生。Lrrn4在感觉神经元中的表达可能有助于维持痛觉通路，同时在心脏损伤和胰腺癌的发展中也发挥重要作用。在儿童高倍体急性淋巴细胞白血病中，Lrrn4的易位可能与疾病的复发有关。Lrrn4的研究有助于深入理解其在不同生物学过程中的作用机制，并为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。