信号通路调控发育的基因组学研究认为,一些进化保守的信号通路,包括骨形成蛋白BMP信号通路,Wnt信号通路,Notch和Hedgehog(Hh)信号通路等,参与了几乎所有动物的发育。尽管细胞生长的环境决定了一个信号通路最后的输出,但大多数的实验研究表明,大部分信号通路的配体、受体、膜信号转导结构和转录因子都是进化保守的。Hedgehog(Hh)信号通路是一个在调控细胞的生长分化,胚胎的发育成形和肿瘤的起始生长中都起着重要作用的信号通路,且从非脊椎动物到脊椎动物进化保守。在脊椎动物中,根据Hh蛋白的不同,可以将Hh信号通路分为三种类型:Sonic Hedgehog(Shh)、Desert Hedgehog(Dhh)和Indian Hedgehog(Ihh),它们的调控范围及分布情况各不相同,其中Shh信号通路是目前研究最成熟,也是在体内分布较为广泛的一个信号通路。多项研究表明Shh信号通路在哺乳动物早期发育过程中对于维持神经管的发育起着十分关键的作用。在脑的形态发育过程中,小脑的生长和形成是一个独特的结构区域。在新生儿的小脑发育过程中,起初会出现小脑体积的明显增长,这种体积的不断增长主要依赖于颗粒细胞的不断增殖和扩增,颗粒细胞是小脑中最丰富的神经元集群。小脑的皮层是有几种已经确定了的神经元细胞集群组成,这些细胞群处在不同的皮层,这种严格的分层取决于发育过程中细胞的增值、分化和迁移适时的精确分配。在小脑发育过程中,有两个明显增殖的区域:一个是脑室神经上皮细胞区,另一个是位于小脑表面的外颗粒层(EGL)细胞。EGL是由颗粒细胞前体细胞(GCPs)组成,小鼠出生后,EGL的颗粒细胞前体细胞不断的增殖,直到出生后的两周左右,经有丝分裂形成颗粒性神经元,并迁移到EGL层的下方,形成内颗粒层(IGL),IGL是由成体终末分化的神经元细胞组成,这种有丝分裂后的颗粒性神经元快速的迁移依赖于贝格曼神经胶质。EGL的颗粒细胞前体细胞能够不断增值的动力来自于浦肯野细胞,浦肯野细胞的树突能够延伸到EGL下方,形成一个单层,成为浦肯野细胞层(PCL)。蒲肯野细胞可以产生和分泌SHH,SHH作为一种细胞增殖因子可与位于EGL的颗粒性细胞前体细胞上的抑制性受体PTCH结合,使得PTCH对SHH信号通路下游激活性受体Smo的抑制作用解除,从而导致SHH信号通路激活,刺激细胞的自我更新,以此维持EGL的扩增。髓母细胞瘤(以下简称MB)是儿童中最常见的恶性程度很高的脑部肿瘤,它起源于小脑颗粒细胞层的未成熟的颗粒性神经元细胞前体细胞或深层神经干细胞。大量的研究表明SHH信号通路的异常激活与髓母细胞瘤的发生有着非常密切的关系。MB形成的假说之一就是EGL的颗粒性细胞前体细胞的PTCH基因突变,导致SHH信号通路过度激活,EGL层过度扩增,从而形成肿瘤。最新的研究表明,Ptch基因的缺失会导致小鼠在出生后七个月左右自发的产生髓母细胞瘤,且在6周的时候,小鼠小脑的表面会有大量的异位细胞,这些异位细胞从病理学的角度分析与晚期的肿瘤细胞非常的相似,被称作前癌细胞。但是MB发生的分子机制仍尚不清楚。我们的研究发现在小脑发育的早期,SHH信号是促进小脑外颗粒层细胞增殖的重要信号,通过建立体外脑片培养系统,客观的还原了外颗粒层细胞向内颗粒层迁移的动态过程,并发现一旦SHH信号被阻断,外颗粒层细胞的增殖会明显受到抑制,但迁移却几乎不受影响。我们利用Ptch基因缺失的小鼠发现,在小鼠出生后2-3周,外颗粒层的细胞不能正常的向内颗粒层迁移,并保持着高度增殖的特性。最后,希望通过对小脑外颗粒层细胞早期的增殖、迁移的观察,发现SHH信号通路对小脑早期发育的影响,并提示MB发生的可能分子机制。