Src家族基因对造血干细胞生物学功能分子调控机制研究

In this proposal, the aims are to study the mechanism of molecular regulatory network of Src family kinases (SFKs) in hematopoietic stem cell (HSC) homeostasis and B cell differentiation. To perform these studies, we will use SFK gene knock mice, including Hck, Lyn and Fgr single, double or triple knockout mice, respectively. We also modify target genes in HSC enriched bone marrow cells for in vivo studies. HSCs or pro-B cells will be isolated from bone marrows of these gene knockout mice or designed mouse models for RNA sequencing, respectively, and the data will be analyzed by combination of bioinformatics tools and some databases. Based on RNA sequence results and gene functions, we will select critical genes for further studies to identify potential targets for HSC function regulation. The selected genes will be either over-expressed with a retroviral system or silenced with a CRISPR system in target cells. These cells will be transplanted into recipient mice for functional validation. Overall, through these studies, we hope that we can further understand the mechanism of molecular regulatory network of SFKs in HSC homeostasis and B cell differentiation.

目前，有关Src家族基因（SFKs）的主要研究内容是在肿瘤和肺纤维化等领域，而有关在血液细胞发育中作用的系统性研究较少，尤其是SFKs基因相互间在表达和功能调控方面的研究基本是空白。课题拟对Src家族激酶（SFKs）在造血干细胞(HSC)功能稳态，B细胞分化、成熟等分子调控机制进行深入的研究，从而阐明SFKs在维持HSC功能稳态，增殖、分化和调控B细胞增殖、分化中的作用机制。本课题拟以SFKs中Hck, Lyn和Fgr为研核心究对象，以基因敲除小鼠为主要研究工具，结合二代测序技术、生物信息学分析,阐明SFKs对维持正常造血系统功能稳态的分子调控机制。研究过程中，充分利用分子生物学，病毒转染，骨髓移植等方法构建小鼠模型来阐释基因功能。希望通过本课题的探索，能够填补以上空白，为研究家族性基因之间的调控做出开创性探索，同时为临床上治疗某些血液系统疾病提供理论支持。

Src家族基因（SFKs）是多种细胞信号传输和整合的关键点，其信号转导在调控细胞生长、分化和存活，影响细胞黏附、迁移和侵袭等方面起着重要作用。而有关SFKs在血液细胞发育中的作用及在血液相关疾病治疗种应用研究还比较少，尤其是SFKs基因相互间作用和功能调控方面的研究基本是空白。本课题主要以SFKs中Hck和Lyn为研核心究对象，制备了Hck、Lyn基因条件性敲除小鼠模型，结合单细胞测序、RNA二代测序技术、生物信息学分析等技术，结合分子生物学，病毒制备与转染，小鼠骨髓移植等方法构建多种小鼠模型，对Hck和Lyn基因在造血干细胞(HSC)功能稳态维持，对主要免疫细胞（巨噬细胞，T细胞，B细胞）在分化发育，功能等方面的分子调控机制及在BCR-ABL诱导的慢性粒细胞白血病及其肿瘤干细胞的作用与机制进行了深入的研究。项目执行期间，成功构建了Hckloxp/loxp，Lynloxp/loxp的条件性基因敲除小鼠；并通过杂交途径，构建了Hckloxp/loxpLynloxp/loxp, Hckloxp/loxpLynloxp/loxpMx-1Cre，Hckloxp/loxpLynloxp/loxpFgr-/-，Fgr-/-Hckloxp/loxpynloxp/loxpMx-1Cre等多株小鼠。研究表明Hck和Lyn缺失导致小鼠HSC的数量增加，功能降低；利用BCR-ABL1诱导的慢性粒细胞白血病（CML）和急性B细胞白血病（B-ALL）模型，发现Hck和Lyn缺失使小鼠CML持续能力显著降低至完全消失。本研究为阐明Hck，Lyn在维持HSC功能稳态，增殖、分化和调控免疫细胞功能及机制做出开创性探索，同时为临床上治疗CML和B-ALL疾病提供理论支持和白血病的治疗。本研究为揭示SFK基因相互间作用和功能调控机制方面做出了开创性探索。