Adam21-KO 基因敲除小鼠

ADAM21，全称为“a disintegrin and metalloprotease 21”，是一种细胞表面蛋白，属于ADAM家族，该家族蛋白包含一个或多个结构域，包括一个金属蛋白酶域和一个或多个富含半胱氨酸的重复序列（也称为“解整合素”域）。ADAM家族成员在多种生物过程中发挥着重要作用，包括细胞粘附、迁移、信号传导、细胞凋亡和蛋白水解等[1][2]。

ADAM21在哺乳动物的睾丸中特异性或主要表达。研究发现，ADAM21基因产生两种类型的转录本，分别对应不同的发育阶段和细胞定位。一种类型包含生殖细胞特异性转录本，包含外显子1和外显子2；另一种类型对应外显子2，并在睾丸间质细胞中表达。进一步的研究表明，ADAM21在睾丸间质细胞中的表达受到特定的启动子和调控区域的控制。通过计算机序列分析和体外瞬时转染实验，研究者们发现了一个关键的启动子，并定位了抑制ADAM21转录的调控区域。最后，研究者们在睾丸间质细胞中证实了ADAM21蛋白的表达，这些细胞中基因的启动子被发现是活跃的[1]。

为了探究ADAM21在生殖过程中的作用，研究者们利用CRISPR/Cas9系统创建了Adam21基因敲除小鼠模型。结果显示，缺乏ADAM21的雄性小鼠具有正常的生育能力，没有在精子的生成或精子运动中检测到任何缺陷。组织学分析显示，Adam21敲除小鼠和野生型小鼠的生精上皮没有明显的差异。细胞学分析也没有发现减数分裂进展中的缺陷，Sertoli细胞和Leydig细胞与对照小鼠相比没有显示出任何缺陷。所有这些结果都表明，ADAM21在小鼠的生育能力中可能不是必需的，其潜在的功能仍需要进一步的研究[2]。

除了在睾丸中的表达，ADAM21还与神经系统发育有关。研究发现，ADAM21在大鼠和小鼠的成年期和成年期的大脑中表达，特别是在ependyma和SVZ细胞中，这些细胞具有长的基底部突起，以及早期的出生后发育中的放射状胶质细胞。ADAM21阳性突起投射到RMS，接触血管，并在RMS中与神经母细胞混合，直到神经母细胞开始在嗅球中开始其径向迁移和分化。ADAM21还存在于出生后发育期间生长的轴突轨迹中，以及成年小鼠中生长的初级嗅神经轴突中。在嗅神经层中，ADAM21通常与OMP共存，OMP是成熟嗅觉神经元的标记，但不与不成熟的标记βIII-微管蛋白共存。这表明ADAM21参与轴突生长的最后阶段和/或突触形成。TIMP3存在于周围神经元中，可能限制ADAM21介导的轴突生长到嗅球[4]。

此外，ADAM21还与肝细胞癌的转移和预后相关。研究发现，ADAM21在KYN-2肝细胞癌细胞系中过表达，其敲低导致肿瘤细胞的侵袭、迁移、增殖和转移能力下降。临床样本分析显示，ADAM21表达阳性与血管侵袭、大肿瘤大小、高组织学等级以及较低的总生存率和无复发生存率相关。多变量分析表明，ADAM21阳性是总生存率和无复发生存率的独立风险因素[3]。

综上所述，ADAM21是一种在睾丸、神经系统和肿瘤中表达的ADAM家族成员。它在睾丸间质细胞中的表达受到特定的启动子和调控区域的控制。尽管ADAM21在小鼠的生育能力中可能不是必需的，但它可能与神经系统发育、肝细胞癌的转移和预后相关。ADAM21的研究有助于深入理解ADAM家族成员在生殖、神经系统和肿瘤中的作用机制，为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。