先天性肛门直肠畸形相关CDX1基因突变分析及其致病机制的研究

先天性肛门直肠畸形(ARM)是最常见的消化道畸形，严重影响儿童的生活质量。由于ARM是复杂的多基因疾病，迄今其发病机制及预防措施仍不清楚。本课题组前期研究发现Cdx1基因参与肛门直肠发育和ARM的发生。但是，Cdx1基因参与肛门直肠及ARM发生机制尚未明确。在前期进行Cdx1基因突变筛查时我们发现多种新型突变，在此基础上本研究将对Cdx1基因全部编码区及调控区域进行进一步筛查和分析，阐明Cdx1基因的突变及变异谱，并构建突变基因表达载体，研究其生物学功能改变，结合转基因技术，观察转基因鼠胚胎期肛门直肠演变规律，从细胞-组织-整体三个层次，观察其对肛门直肠发育的影响及其信号传导网络，分析该基因的调控作用；探讨在肛门直肠发育及ARM发生过程中Cdx1基因及其调控网络的相互关系与机制。目的在于明确Cdx1基因及其调控网络在肛门直肠发育与ARM发生的内在关系，为ARM遗传干预和畸形防治奠定基础。

应用人肛门直肠畸形患者和正常对照组外周血标本，提取全基因组DNA，进行PCR 扩增，PCR产物进行CDX1基因外显子测序，结果显示：在编码区共发现4个个体携带4种不同的CDX1突变位点，说明肛门直肠畸形患者中存在CDX1外显子的突变。应用人肛门直肠畸形患儿和对照组末端直肠标本，应用免疫荧光、Western blot和Real time RT-PCR技术检测CDX1在肛门直肠畸形患儿及对照组末端直肠的表达，结果显示：CDX1表达在肛门直肠畸形直肠末端表达下调，这提示CDX1可能是ARM的易感基因，CDX1在人类ARM的发生中可能具有重要作用。.应用乙烯硫脲致畸妊娠期Wistar大鼠，制作肛门直肠畸形动物模型，应用免疫组化，Real time RT-PCR和Western blot技术检测Cdx2/Cdx4在妊娠第13-16天大鼠胚胎泄殖腔/后肠的表达情况，结果显示：Cdx2/Cdx4在先天性肛门直肠畸形胎鼠泄殖腔/后肠低表达，这提示Cdx2/Cdx4表达下调可能和肛门直肠畸形的发生有关。.应用89例人类胚胎标本，应用免疫组化技术检测CDX1、CDX2和CDX4蛋白在人类胚胎肛门直肠发育过程中的时空性表达，结果显示：在肛门直肠发育的关键时期，CDX1、CDX2和CDX4蛋白持续重叠表达在人胚胎泄殖腔/后肠，这提示CDX1、CDX2和CDX4可能对人类肛门直肠的形态发生起重要作用。.应用Cdx1基因敲除小鼠动物模型，应用PCR扩增、HE染色和免疫组化等技术研究Cdx1基因敲除小鼠肛门直肠胚胎发育及Hoxa13/Hoxd13蛋白的时空表达，结果显示：Cdx1基因敲除小鼠肛门直肠发育正常，Hoxa13和Hoxd13蛋白在肛门括约肌有阳性表达，野生型和敲除型胎鼠比较无显著性差异。这提示Cdx1与肛门直肠的发育有关，但不是主要致病基因，Cdx1可能与其他基因联合作用导致ARM的发生。