肌间刺(Intermuscular bones)又称肌间小骨、肌间骨,位于椎骨两侧的肌间隔中,由肌隔结缔组织骨化而成。肌间刺仅存在于真骨鱼类中,如鲢、鳙、团头鲂,低等真骨鱼类(非棘鳍鱼类)也普遍存在肌间刺。肌间刺的形成可能与肌肉发育有着密切的联系。游泳方式不同的鱼类,肌间刺形成顺序不同。在鲹型式游泳的鱼类中,如鲢鱼,肌间小骨从尾部向前依次骨化的,而鳗型式游泳鱼类则相反,日本鳗鲡肌间小骨是从头部向尾部依次骨化的。提示我们肌间小骨的形成受游泳过程中肌肉摆动产生的机械力的诱导,因此推侧肌间刺形成与大侧肌的肌肉强度有关。MsxC(muscle segment homeobox 3,msx-c,msx3,et ID309953.13,msh-C,msh C,zgc:86596)基因是属于Hox基因家族的,与骨形态发生蛋白(bone morphogenic protein,BMP)、成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor,FGF)及其受体(FGF receptor,FGFR)、Dlx(distallessgene)、转化生长因子(transforming growth factor,TGF)等共同参与上皮-间充质的相互作用。肌间刺在组织发生过程中骨细胞由间叶细胞分化而来,MsxC可以作为促进肌间小骨的成骨细胞前体分化的重要候选基因。另外,在唇鱼骨中发现,肌间刺骨化之前,MsxC的表达水平最高,特别是在肌肉和肌隔中的表达时间与肌间刺的表达时间紧密吻合,推测MsxC可能与肌间刺的发生有关。斑马鱼(Danio rerio)作为一种模式生物已经被广泛地应用于遗传学、发育生物学等,本研究通过CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除了斑马鱼的MsxC基因。发现敲除MsxC基因后的突变型斑马鱼成鱼肌间刺较野生型变短变细,骨化面积降低;肌隔周围肌细胞较少且生长排列较乱,表明敲除该基因的确影响肌隔周围肌细胞的发育及排列;免疫组化检测显示,突变体红肌较野生型的范围有增大趋势。表明肌间刺的形成程度与大侧肌肌肉生长发育有关。此外,我们还检测了MsxC对于胚胎发育阶段骨骼形成的影响,发现突变体在受精后3天时头部软骨发育不良,且幼鱼和成鱼头部骨骼也随之发育异常,表明MsxC基因会影响颅面部骨骼的正常发育。本研究利用CRISPR/Cas9敲除MsxC基因所致大侧肌的生长差异以及肌间刺的同步变化,为肌间刺的形成机制的研究提供了新的实验依据。此外,相对于以往文献报道中在斑马鱼中利用Morpholino(MO)敲低MsxC基因产生颅面软骨变化的表型,本研究中敲除该基因产生了新的表型,即敲除导致梅克尔软骨面积增大;跟踪至成鱼发现敲除型斑马鱼梅克尔软骨、齿骨等骨骼一直处于发育迟缓状态。敲除模型的建立为进一步探究MsxC基因功能奠定了基础。