Vegfr3-Prox1影响淋巴管稳态维持的分子机制研究

Lymphatic system plays essential role in maintaining body fluid equilibrium, transporting large molecule and immune cells. Primary and secondary lymphatic defects can lead to lymphedema and downstream immune function abnormality. Research on embryonic lymphatic development reveals that Vegfr3 and Prox1 are key regulators in early stage lymphatic development as gene deletion leads to severe lymphatic defects. Vegfr3 and Prox1 also form feedback loop to regulate each other and control lymphatic endothelial cell identity. Based on the literature and our preliminary data obtained with postnatal gene deletion mice, we propose that Vegfr3 and Prox1 play similar roles in adult lymphatic homeostasis maintenance. Mouse models with spatially and temporally controlled gene deletion will be used to further investigate the function of Vegfr3 and Prox1 in adult lymphatic maturation and homeostasis maintenance. Regulatory balance between Vegfr3 and Prox1 in adult stage will also be verified and the whole molecular regulatory network will be investigated. Molecular mechanism of lymphatic homeostasis and lymphangiogenesis in adult stage will be studied to provide theoretic basis for therapeutic development of secondary lymphedema.

淋巴管系统在维持哺乳动物体液平衡、转运大分子或免疫细胞的过程中扮演着重要角色，先天或继发性的淋巴管缺陷会导致淋巴水肿而引起机体免疫功能障碍。小鼠胚胎阶段的相关研究发现Vegfr3和Prox1基因在淋巴管早期发育过程中起关键作用，基因缺失会导致严重的淋巴管发育缺陷，同时Vegfr3和Prox1会形成反馈环路影响淋巴管内皮细胞的分子特性。根据文献背景数据以及出生后基因敲除小鼠的前期分析结果，我们认为Vegfr3和Prox1基因在淋巴管成熟后的稳态维持中也起到重要作用，因此，本项目将使用时空特异性的可诱导基因敲除小鼠模型，进一步研究Vegfr3和Prox1基因在出生后以及成年阶段淋巴管成熟和稳态维持中的作用，分析两者在成年阶段是否存在相互调控的反馈机制，并以此为切入点深入探索相关的分子调控机制，探明成年阶段淋巴管稳态维持和新生机制，为继发性淋巴管缺陷引起免疫功能障碍的相关治疗提供理论依据。

淋巴管系统在维持哺乳动物体液平衡、转运大分子或免疫细胞的过程中扮演着重要角色，先天或继发性的淋巴管缺陷会导致淋巴水肿而引起机体免疫功能障碍。胚胎期淋巴管的发育过程及相关分子调控机制已经逐渐被解析，一些关键基因如Vegfr3在胚胎阶段淋巴管发育过程中起至关重要的作用，但我们仍然缺乏淋巴管发育完成后稳态维持，包括局部网络重建具体机制的知识。本研究中使用时空可控的Vegfr3基因敲除小鼠模型，在小鼠出生后不同阶段对Vegfr3基因进行敲除，通过详细的淋巴管表型分析，确认Vegfr3在出生后不同阶段的淋巴管成熟和稳态维持中均有重要作用，缺失Vegfr3会导致淋巴管发育不良、无法维持甚至是退化，这些发现为探索淋巴管系统维持的机制和理解继发性淋巴水肿的发病机制提供了一定的理论基础。此外，结合目前高度发展的基因编辑技术，本研究中也探索了使用单碱基基因编辑工具（Base Editor）对相关致病基因进行遗传修复的可能性。通过对单碱基基因编辑工具的实施策略进行优化开发，可以实现了高效而精准的基因编辑，后续可以将其应用于修复先天性淋巴水肿致病基因的突变，实现治疗方案上的创新。结合这两方面的探索，本研究可以为不同类型淋巴水肿疾病的治疗提供一定的理论指导。