Smad4在特定时间和组织内缺失后对牙根发育影响的研究

牙齿/牙根的发育畸形和再生是目前研究的热点。我们的前期工作追踪了牙根发育中上皮细胞的归宿，并深入研究了牙齿和牙根发育过程中上皮和间充质之间的相互作用，发现TGF-β/BMP信号通路调节Nfic表达，这对牙根发育意义重大。在本研究中我们通过在特定时间和特定组织中敲除小鼠的Smad4基因（K14-TET-Cre;Smad4fl/fl小鼠），了解出生后TGF-β信号对牙根发育的影响。同时比较三种基因敲除小鼠（K14-TET-Cre;Smad4fl/fl小鼠、Nfic和 Msx2基因敲除小鼠）在牙根发育中的异同，探讨在牙根发育中上皮和间充质之间的关系；并且使用Shh等蛋白来促进牙根在牙根发育畸形的基因敲除小鼠中的生长,从而最终阐明Smad4及其相关因子在牙根发育中的分子机制。本课题为出生后发育调控机制提供一个良好的动物模型，并期望通过本研究加深对于牙齿/牙根发育的理解，为牙齿/牙根再生提供基础。

本项目在四年的研究过程中，通过大量的实验室研究，探讨了牙根发育过程中重要分子调节机理。.本项目研究的主要内容是转化生长因子家族信号通路在小鼠体内广泛进行基因敲除后，观察牙根发育的过程，并且通过研究Smad4这一重要的转化生长因子信号的转录因子为中心的多个蛋白质诱导牙根发育的分子机理。其中包括BMP, Smad4, Shh和NFIC这几个重要的蛋白质之间相互作用后，诱导牙根发育，牙槽骨发育，以及牙根再生的研究，有利于今后对牙根发育和再生应用的深入研究。具体研究内容包括：1.研究新技术和模型的发明和改良。本研究发明和改良了两种实验方法，即树脂片支撑法的体外器官培养系统和在体蛋白诱导模型。这两种实验方法为未来离体器官培养方法、外源性蛋白或药物植入有机体并观察其效果提供了一种方法。2.建立了时间特异性转基因动物。通过三种转基因动物的杂交，建立了时间特异性转基因动物。本项目通过K14-rTTA，Teto-Cre，和R26R动物杂交，获得K14-rTTA；Teto-Cre；R26R动物，观察注射四环素药物之后LacZ的表达来确定时间特异性转基因动物的建立。3.发现和阐明在牙根发育过程中Tgf-β-Smad4与Shh和Nfic之间存在着复杂的相互诱导作用。通过转基因动物和基因敲除动物的建立，观察不同基因缺失后牙根发育的表现型的变化，并且通过基因干预实验，实现探索Tgf-β-Smad4与Shh和Nfic之间在牙根发育过程中复杂的相互诱导关系。4. 牙根发育与牙槽骨发育。本项目探讨了牙齿与周围牙槽骨之间的关系，并且首次发现牙齿组织分泌的BMP2和BMP4有加速牙槽骨发育的作用。这提示我们，将来牙根发育和再生研究过程中需要考虑牙槽骨在整个过程中的作用，这个因素是不可缺少的。因此研究牙齿的发育和再生，也需要考虑牙齿周围组织的重要作用。5.TGF-β信号通路与下颌下腺的关系。发现在小鼠下颌下腺的发育过程中，TGF-β蛋白可能通过与上皮细胞表面的受体（Tgfbr1和Tgfbr2）结合，激活ERK信号通路来调节涎腺腺泡和导管的发育。本项目共发表了10篇专业论文，有4篇论文正在撰写或者已经投稿；已经申请到一项实用新型专利。.本研究揭示了Tgf-β-Smad4与Shh和Nfic之间在牙根发育过程中的重要作用，理解了临床中牙根牙本质发育不良患者的可能机制。为未来诊断患者和牙本质再生的治疗方法提供潜在