染色质重塑蛋白CHD7在造血干细胞增殖和分化中的作用及机制

Current research indicates the strict regulation of proliferation and differentiation of hematopoietic stem cells (HSCs). Thus, chromatin remodeling factors are important regulator of transcription factors. However, little know about the involvement of chromatin remodeling factors in regulation of HSCs. Our preliminary experiment results indicated that knock down of CHD7 gene in zebrafish could upregulatethe the proliferation of HSCs. Furthermore, we also observed the decreasement of red blood cells in heart and blood vessels.Therefore, we speculate that CHD7 plays a new role in the proliferation and differentiation of HSCs. Our project aims to use zebrafish as the study subject，gene knock down, knock out, overexpression and fluorescence labeling are employed to investigate the molecular mechanism of the effect of CHD7 on the proliferation and differentiation of HSCs. Development of our project will be beneficial to further understanding the mechanism of hematopoiesis and pathogenesis of related disease and broad application of stem cell treatment.

造血干细胞的增殖和分化受到转录因子的严格调控，而染色质重塑因子则是转录因子重要调控分子。但染色质重塑因子在造血干细胞增殖与分化中作用所知甚少。申请人前期工作表明在斑马鱼胚胎中敲减染色质重塑因子CHD7(chromodomain helicase DNA-binding protein 7)能促进原始和永久造血干祖细胞的增殖。另外，申请人还观察到部分斑马鱼胚胎心脏和血管中的血红细胞减少。因此，我们推测该基因可能在造血干细胞调控中扮演新的角色。本项目将利用斑马鱼为研究对象，通过基因敲除、敲减、过量表达和荧光标记等方法，探讨CHD7参与造血干细胞的增殖分化的作用及机制。本项目的展开将为进一步明晰造血机制、了解相关血液疾病致病机理和促进干细胞治疗广泛应用打下理论基础。

染色质重塑蛋白CHD7是CHARGE综合征主要的致病基因。CHARGE综合征病人非随机地包含有眼组织缺损、后鼻孔闭锁、心脏缺损、生长发育迟缓、后鼻孔闭锁和生殖泌尿道系统异常、颅面神经缺陷等先天性畸形。CHARGE综合征病人在婴幼儿时期极易受到细菌和病毒感染，这通常被认为是由于病人颅面结构畸形，导致微生物更易入侵所致。而是否chd7缺失会导致免疫异常以及其免疫异常的机制仍然不是很清楚。本课题前期数据表明，在斑马鱼胚胎中敲减chd7表达会导致斑马鱼AGM区永久造血干细胞数目升高，这一结论也被美国zon li研究组论文证实(Nat Cell Biol. 2013 Dec;15(12):1516-25.)。这一结果也提示CHARGE综合征病人易受感染可能和造血干细胞发育异常有关。因此，我们重点关注了chd7对造血干细胞分化的影响。我们的结果发现敲减chd7表达会导致T细胞数目严重减少，而造血干细胞数目整体上升(2dof时期的AGM区和4dpf时期的CHT区)，下游的中性粒细胞(mpx+)和巨噬细胞(mafp4+)数目升高。对进一步对胸腺区域的造血干细胞以及T细胞前体分析发现，造血干细胞在进入胸腺前的数目是升高而进入胸腺后造血干细胞数目特异性降低，并且irf4a+的T细胞前体的数目在进入胸腺前也是升高的。这些结果说明T细胞缺陷可能跟是由胸腺的发育缺陷导致。因此，我们对chd7 morphant中的胸腺发育进行了分析，我们发现chd7 morphant中的胸腺器官发生严重受到影响，神经脊和内胚层发育均受到严重影响。对chd7 morphant以及对照组活期成像发现chd7 morphant中胸腺吸引T细胞的能力显著下降，证明chd7 morphant中T细胞缺失主要是由胸腺缺陷导致的。对chd7下游信号通路筛选我们发现BMP2b和BMP4在咽弓处表达严重下降，BMP2b和BMP4对foxn1的表达至关重要，表明chd7-bmp4-foxn1可能是胸腺缺陷的过表达的内在分子机制。我们进一步将foxn1在chd7 morphant中过表达发现T细胞缺失的表型可以被部分挽救。总而言之，这些结果可能表明T细胞缺陷可能是CHARGE综合征病人在婴幼儿时期极易受到细菌和病毒感染的原因，chd7处于foxn1的上游对胸腺的发育起至关重要的作用。