柱细胞发育障碍在GJB2基因缺失突变耳聋中的发生机制及干预

GJB2 gene (encoded Connexin26, Cx26) mutation was the most common causes for nonsyndromic hereditary deafness. There is no mechanism based therapy on this disease and could only diagnose at present. Our previous research revealed that the tunnel of Corti remained close during inner ear development is the major event present in GJB2 gene mutation caused nonsyndromic inherited deafness，however，the mechanisam of pillar cell dysplasia is still unknow.In this study, we propose the strategy that maintaining the normal development of pillar cell is essential for the early intervention. We propose to investigate the mechanism of calcium overload induced calpain activity mediated pillar cell dysplasia during cochlea developmental stage，as well as the role of Fgfr3 signal pathway in microtubule cytoskeleton formation in pillar cell using a Cx26 knockout mouse model. We will also explore the potential way of reversing the Fgfr3 signal pathway and to recover the expression of Cx26 by GJB2 gene and FGF2 transfection in the early developmental stage. Our ultimate goal is to double target for rebuilding the morphology of the organ of Corti and to rescue the channel function of Cx26. This study may provide novel targets on the therapeutic interventions and mechanisms of nonsyndromic inherited deafness caused by Cx26 deficiency.

GJB2基因（编码Connexin26蛋白）缺失突变是导致遗传性非综合征型耳聋最常见的原因，目前临床上对该疾病只能诊断，尚无基于机制的治疗。本研究组前期研究发现耳蜗发育过程中Corti隧道未开放是GJB2基因缺失突变导致非综合征型遗传性耳聋的关键事件，然而柱细胞发育障碍的机制仍不清楚。本项目提出恢复柱细胞正常发育早期干预治疗GJB2相关遗传性聋的策略。拟应用Connexin26基因敲除小鼠模型，研究耳蜗发育过程中钙离子超载激活Calpain，通过调控Fgfr3信号通路参与柱细胞微管支架蛋白形成的机制；同时通过发育早期双靶向转染GJB2基因及FGF2，恢复Connexin26表达及逆转Fgfr3信号异常通路，以期实现在重建Corti器形态基础上挽救Connexin26通道功能。本课题旨在揭示Connexin26缺陷导致非综合性遗传性耳聋的机制并为干预策略提供理论基础和实验依据。

GJB2基因（编码Connexin26）缺失突变是导致遗传性非综合征型耳聋最常见的原因之一。本课题旨在揭示Connexin26缺乏导致非综合性遗传性耳聋的机制并为干预策略提供理论基础和实验依据。本课题组分别建立了时间特异性、空间特异性和不同程度的GJB2基因敲除小鼠模型，通过对比分析上述模型，进一步明确了内耳Connexin26的作用及其缺乏导致听力损失的机制。1.明确了在GJB2基因敲除模型中，柱细胞发育障碍是导致Corti 隧道无法开放的主要原因，细胞骨架形成障碍是导致柱细胞发育障碍的主要病理基础，其中GJB2基因敲除会影响乙酰化的微管形成(Kong et al., Disease Model & Mechanism, 2018)。2.我们发现单独敲除内柱细胞中的GJB2基因并不会导致Corti 隧道无法开放；而敲除Deiter细胞中的GJB2基因，可部分影响其指突的发育，同时同一排Deiter细胞纵向GJB2连接对维持相对应外毛细胞的存活起到了重要作用(Kong et al., Cell Death and Disease, 2018)。3.我们发现随着内耳Connexin26表达量的降低，小鼠听力损失逐渐加重，同时伴有柱细胞的发育障碍明显加重，毛细胞缺失程度显著上升。柱细胞的发育障碍主要表现为其内微管密度和长度的减少（Kong et al., submmitted）。4.我们还通过建立不同空间特异性GJB2基因敲除小鼠模型，探索了GJB2基因对柱细胞骨架发育的影响，该数据正在整理有待发表。5.通过体内及体外实验，检测了Calpain、fgfr3通路及其他微管相关通路，探索了GJB2基因敲除引起柱细胞微管发育的机制，该数据正在整理有待发表。6.我们发现在成年小鼠内耳敲除GJB2基因后，并不会明显的影响Corti 隧道的形态和柱细胞的超微结构，而会增加其对噪声性耳聋的易感性(Kong et al., IJMS, 2016)。我们的研究为GJB2基因缺失突变导致耳聋的发病机制及干预措施提供了理论基础和新的可能的治疗靶点。