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脊椎方面的疾病在人群中比较多发,而且类型多样。比如,在婴幼儿群体中的先天性脊柱侧凸,在老年人群中比较多发的椎间盘突出和脊椎骨刺增生。脊椎发育缺陷的代表性症状之一是脊椎肋骨发育不全。脊椎肋骨发育不全可表现出多种特征,包括椎体的不均匀或者椎体间的融合,也包括肋骨的错乱排列,融合或者缺失。若如不及时干预治疗,会影响病患的生活质量,甚至生命安全。对于脊椎发育的研究,可以为相关疾病的治疗提供新的思路。 已有的研究成果表明脊椎相关疾病的病理过程与中轴骨分化发育过程相关。Ndrg2是N-myc下游调控基因(Ndrg)家族成员,在物种间具有保守性。我们前期的研究揭示了Ndrg2基因在脊椎特化过程中的作用。Ndrg2敲除鼠在胸椎和腰椎的过渡区域,腰椎和骶椎的过渡区域发生椎体的同源异型转换,胸椎上连接的肋骨发生变短或者消失的现象。Ndrg2是脊椎特化过程中的一个调控因子,而且是以剂量依赖的方式进行调控。Hox基因是调控小鼠脊椎发育的重要因子。Ndrg2敲除鼠的Hox基因的表达水平发生了相应的改变。这也说明,Ndrg2调控小鼠脊椎的特化部分可能是通过调控Hox基因的表达来实现的。 根据前期的研究成果,我们计划进一步研究Ndrg1在小鼠脊椎特化过程中的作用。Ndrg1基因是Ndrg基因家族中的另一个成员,其在脊柱发生过程中的功能还不清楚。跟Ndrg2相似,Ndrg1在体节发生过程中,从颈椎体节到骶椎体节均有表达。通过骨架染色,我们发现Ndrg1敲除鼠存在从腰椎到骶椎脊柱转换过程中的缺陷,但是在胸椎和腰椎的过渡区域没有椎体间的同源异型转换,肋骨的发育也是正常的。Ndrg1敲除鼠中,检测发现Hoxc8-11基因表达水平与野生型相比发生了相应的变化。值得注意的是,Ndrg1/2双敲的小鼠与Ndrg1单敲或者Ndrg2单敲的小鼠相比,在脊椎特化上并没有表现出叠加的缺陷。这些发现表明,Ndrg1和Ndrg2在小鼠脊椎体节发育中有一定的重叠性,Ndrg1在腰椎到骶椎体节的过渡区域的特化过程中起一定作用,而且在脊椎的分化过程中与Ndrg2基因没有冗余作用。