非经典Wnt信号途径调控羽毛细胞形状及形态构建

羽毛的大小、形态、结构多样性，使其成为发育生物学研究形态构建的恰当模型。细胞形状的程序性设计，是组织形态构建的一个重要因素，而这一点在羽毛的形态发生(morphogenesis)中表现得尤其明显。扫描电镜观察表明，在片羽中细胞特化成小钩和凹槽的微米结构，成为羽毛紧致形态的基础；而在绒羽中则没有类似结构。组织形态学观察表明，同一结构单元中两排相邻的细胞，从简单球形特化成不同的形状，这一改变与羽毛整体的方向性(polarity)密切相关。已知Wnt信号分子的浓度梯度调控羽毛整体形态，然而经典的Wnt/b-catenin信号途径只影响细胞的增殖。我们还发现在羽毛的发育过程中有Wnt/PCP及Wnt/Ca2+信号途径的活动。因此，我们猜想非经典Wnt信号途径直接调控羽毛的细胞形状，从而成为决定其整体形态的重要因素；而这一研究也可能成为在脊椎动物中探讨非经典Wnt信号途径的范例。

本实验室的长远目标是以鸟类的羽毛和哺乳动物的毛发和皮肤为模型，（1）探讨其中关于发育、再生和组织构建的基本原理，以及（2）对一些与疾病和治疗相关的实际问题进行研究，力求解决一些与人类健康和疾病息息相关的具体问题，比如毛发再生，皮肤相关疾病，以及肿瘤治疗方面的问题，等等。.在国家自然科学基金项目 31071285 （非经典Wnt信号影响羽毛细胞形状和形态构建）支持下，我们在这两个方面都进行了深入研究，得到了一些阶段性的成果，包括发表SCI 论文两篇，申请专利一项，并有多篇高水平论文正在投稿中。具体包括：（1）对羽毛再生过程进行了全基因组的表达谱分析，第一次对整个羽毛再生过程及其调控有了全面、系统的了解。我们还完善了在羽毛毛囊中进行基因过表达和RNAi 基因敲除的方法，使羽毛模型可以进行比较充分的基因操作。对羽毛再生过程中Dkk/Frzb 功能的研究结果发表于 Developmental Biology.（2）采用羽毛模型对放射治疗过程中组织损伤的原理进行了探讨，发现细胞因子的分泌和 Stat1 信号途径是导致损伤的重要因素，而DNA的损伤和修复、P53的活化等事件则与组织损伤无直接相关。相关结果发表于 Plos One. （3）我们还采用羽毛和小鼠毛发做模型，对化疗过程中组织损伤的原理，特别是毛发脱落的原因进行了深入研究，发现了其中的全新机制，相关论文正在组织投稿中，并申请专利一项。（4）我们对非经典Wnt信号调节细胞形状的研究也得到了深入结果，发现对Prickle1基因进行操作后，细胞形状有显著改变，而且对相关信号过程的分子进行干扰后，发现了类似表型，因此我们有可能发现了影响细胞形状调控的新的通路。因为生物系统的复杂性，我们的结果还需要进一步整理和确认，并希望发表高水平的研究论文。