Isl-1对睾丸发育和精子发生的调节功能和分子机理

Our studies have demonstrated that LIM-homeodomain transcription factor Isl-1 is highly expressed in the developing testis and specially located in the germ cells of mouse. However, it still remains unknown about the function and the related mechanisms of the Isl-1 in the developing testis. The present study is proposed to detect the Isl-1 expressing pattern, its functions and related mechanisms in regulating the development of the testis and germ cells by using conditional knockout and inducible knockout mice. The results are crucial for understanding the regulating mechanisms the testis development, germ cell proliferation, differentiation and spermatogenesis.

申请者前期的研究结果证明了LIM同源盒家族转录因子Isl-1在雄性小鼠胚胎的生殖细胞高表达，提示Isl-1参与调节睾丸发育和精子发生过程，但对于其具体功能及相关机理尚不清楚。本项目针对这一关键性科学问题，以申请者前期的研究结果为基础，结合本领域最新研究进展，利用睾丸Isl-1条件性敲除和诱导性基因敲除动物模型，研究Isl-1在动物睾丸发育和精子发生过程中的功能，利用细胞和分子生物学方法研究其作用机制。研究结果为转录因子调控动物睾丸发育和精子发生过程的机制提供新的理论依据，为动物和人类生殖细胞相关疾病治疗和药物研究提供重要的实验依据。

自本项目立项以来，课题负责人及课题组成员按计划任务书的要求，围绕 “ISL1对睾丸发育和精子发生的调节功能和分子机理” 这一主题开展研究。主要研究内容包括ISL1在生殖细胞中的表达模式；建立ISL1条件性和诱导性敲除小鼠模型以证明ISL1与精原干细胞增值的关系；研究ISL1对精原细胞功能机理的影响，从而证明miRNA7是影响ISL1转录过程的关键因子等。 通过对上述内容的研究，取得了下列具有创新意义的研究结果：A. 利用免疫组织化学和核酸原位杂交技术确定了ISL1在睾丸表达的细胞类型为精原干细胞和粗线期精母细胞，提示ISL1可能参与精原细胞的分化，并提出转录因子ISL1可作为鉴定睾丸中生殖细胞标记分子的观点；B. 建立了ISL1条件性和诱导性敲除小鼠模型，为ISL1以及其他基因在睾丸中功能的研究提供重要的实验材料和技术平台；C. 利用ISL1生殖细胞特异性敲除小鼠模型研究ISL1对睾丸发育和精子发生造成的影响，发现ISL1对小鼠睾丸发育即睾丸重量，重量/体重比以及睾丸形态学（包括性成熟小鼠睾丸大小，形状）无显著的影响，但曲细精管中有大量的巨型多核细胞，这为进一步研究和认识睾丸中精子的发生和生理和病理过程提供了重要的研究思路。