EDA与WNT信号通路在牙齿发育过程中交互作用的研究

Tooth anomalies, especially hypodontia, are the most common developmental disorder seen in clinic. Tooth development is a complex procedure that involves many genes, transcription factors and signaling molecules. Genetic factors play an important role during the tooth development. To understand the mechanism of tooth development, we need to study signaling pathways that control the proliferation and differentiation of dental epithelial and mesenchymal cells, and the interaction between these signal factors. Our preliminary study suggests that EDA and WNT10A are two of the most important disease associate genes of hypodontia. We also found that some patients carry mutations in both of the two genes. EDA and WNT-mediated signaling pathways have been shown to play key roles during tooth initiation and morphogenesis. However, the interaction between these two pathways is still unknown. In this proposal, we will use human dental pulp stem cells to study the interaction of EDA and WNT signaling pathway and their downstream signals in vitro. We will also establish Wnt10a gene knockout mouse. Together with Eda deficient Tabby mice, we will perform in vivo functional analysis to reveal the interaction of the EDA and the WNT signaling pathway during tooth development and genes related to these networks. This study will unveil novel mechanism of tooth development and dental abnomlies.

牙齿发育异常特别是先天缺牙，是临床上最为常见的发育性疾病。牙齿发育是由许多基因、转录因子和信号传导分子参与的，遗传因素是造成牙齿发育异常的重要方面。了解牙齿发育过程的关键，就是要深入研究控制牙源性上皮和间充质细胞增殖、分化的信号通路，以及信号通路之间的相互作用。课题组的前期实验证实EDA和WNT10A的是先天缺牙的主要致病基因，并发现有患者同时存在上述两个基因的突变。研究显示在牙齿发育过程中EDA和WNT所介导的信号通路都发挥了重要的作用，但它们的交互作用尚不清楚。因此本项目拟利用人牙髓干细胞进行体外实验，研究EDA和WNT信号通路的相互作用，以及下游信号通路的变化。同时，我们将构建Wnt10a基因敲除小鼠模型，并且利用Eda缺陷的Tabby小鼠模型，通过体内功能实验阐明牙齿发育过程中EDA和WNT信号通路的交互作用及其重要的生物学功能。为研究牙齿发育异常的病因机制提供新的理论依据。

牙齿发育异常特别是先天缺牙，是临床上最为常见的发育性疾病。牙齿发育是由许多基因、转录因子和信号传导分子参与的，遗传因素是造成牙齿发育异常的重要方面。了解牙齿发育过程的关键，就是要深入研究控制牙源性上皮和间充质细胞增殖、分化的信号通路，以及信号通路之间的相互作用。研究显示在牙齿发育过程中EDA 和WNT 所介导的信号通路都发挥了重要的作用，但它们的交互作用尚不清楚。本研究从临床到实验室、从细胞到动物水平研究牙齿发育过程中EDA和WNT信号通路的交互作用，希望为牙齿发育异常的病因机制提供新的理论依据。.本项目的研究内容包括临床上的牙齿发育异常患者样本收集及遗传学检测；利用人牙髓干细胞进行体外实验，研究EDA 和WNT 信号通路的相互作用，以及下游信号通路的变化；构建Wnt10a 基因敲除小鼠模型，通过动物实验阐明牙齿发育过程中EDA 和WNT 信号通路的交互作用及其重要的生物学功能。.重要的研究结果包括：1）建立了国内最大的先天缺牙生物样本库；2）在中国人群中定位了多个先天缺牙的致病基因，在国际上首次报道WNT10A和EDA的双突变在先天缺牙患者中存在；3）细胞水平验证了Wnt/β-catenin和EDA/EDAR信号通路存在交互作用；4）建立了自主创新的小鼠品系——Wnt10afl/fl，并构建出全敲除Wnt10a基因的EIIa-Cre;Wnt10afl/fl小鼠，该基因敲除小鼠的第一磨牙和第二磨牙牙根形态存在明显异常。.本研究的结果使我们对先天缺牙的病因机制有了深入的认识，在临床上可以更好的指导先天缺牙的遗传咨询；而已经建立的牙齿发育异常疾病动物模型不仅可以帮助我们研究WNT和EDA两个信号通路的交互作用，还可以通过这个模型研究WNT10A在牙齿发育中的作用，有非常重要的研究价值。.