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矽肺病是一种因吸入游离二氧化硅（silicon dioxide,SiO2）粉尘而导致以持续的肺部炎症反应和严重的肺纤维化为主的职业性弥漫性间质性肺病,目前除肺移植外尚无有效的治疗或者逆转纤维化病理发生及进程的有效手段。SiO2诱导的肺脏上皮间质转化（epithelia-mesenchymal transition,EMT）和纤维化病理发生的调控机制极其复杂,目前尚未完全阐明。研究证实,Wnt/β-catenin信号在肺纤维化疾病中起驱动作用,是纤维化疾病的一个有效治疗靶点。囊性纤维化转导调节子（cystic fibrosis transmembrane conductance regulator,CFTR）为气道上皮细胞的离子通道蛋白,在维持气道上皮表面液体层（airway surface liquid,ASL）稳态及调控囊性纤维化（cystic fibrosis,CF）和特发性纤维化（idiopathic pulmonary fibrosis,IPF）等纤维化疾病发挥重要作用。CFTR可以和β-catenin相互物理结合而抑制Wnt/β-catenin信号活性,因此靶向抑制Wnt/β-catenin信号或增强矽肺肺脏上皮细胞CFTR功能,可能是矽肺治疗的有效途径。本研究构建了矽肺小鼠动物模型,结合矽肺患者临床标本探讨Wnt/β-catenin信号在矽肺纤维化病理发生中的作用。采用腺病毒载体介导的Dickkopf-1（Dkk1）基因（Wnt/β-catenin信号抑制剂）（AdDkk1）转导探讨Dkk1在矽肺基因治疗和抑制肺脏纤维化病理发生中的作用与机制,体外试验采用AdDkk1感染A549和人支气管上皮细胞气液相（ALI）模型探讨Dkk1在SiO2诱导的上皮细EMT及异常增殖中的调控作用。通过给予矽肺小鼠小分子药物CFTR增强剂VX770建立VX770干预的矽肺小鼠模型,探讨靶向CFTR作为SiO2致小鼠肺纤维化发生发展的标志及治疗新靶点的可行性,并通过CRISPR/Cas9技术敲除了 PTCH1和SMO基因,探讨了 CFTR表达的气道上皮细胞增殖和分化的分子调控机制。主要研究结果如下:1.对包括矽肺在内的尘肺患者的临床研究显示,与健康对照组相比,矽肺患者血浆中WNT3A和DKK1蛋白的含量增加。与对照组相比,SiO2诱导的矽肺小鼠肺中Wnt3a、Dkk1和下游转录因子ABC（active-β-catenin）表达水平上调,提示Wnt/β-catenin信号异常活化。腺病毒载体介导的Dkk1基因转导可有效抑制矽肺小鼠肺组织中Dkk1和active-β-catenin（ABC）蛋白的表达,逆转矽肺小鼠肺组织中间质化细胞标志物α-平滑肌肌动蛋白（α-smooth muscle actin,α-SMA）的表达水平,提示Dkk1在逆转EMT和降低细胞外基质（extracellular matrix,ECM）沉积等矽肺病发病机制均表现出有效性,分子机理研究进一步证实Dkk1基因疗法通过抑制SiO2诱导的TGF-β/Smad信号从而减轻了小鼠矽肺纤维化病理进程。体外实验也表明AdDkk1可逆转SiO2诱导的A549细胞和人支气管上皮细胞ALI的EMT和异常增殖。这一研究为开发靶向DKK1治疗矽肺病的基因疗法提供了一个新的切入点。2.矽肺小鼠肺组织中发现CFTR表达下调及CFTR介导的离子转运障碍,给予矽肺小鼠CFTR增强剂VX770（CFTR Ivacaftor）,逆转SiO2诱导的上皮细胞EMT及CFTR介导的离子转运功能下调。体外试验证实VX770干预的人支气管上皮细胞ALI模型中纤毛细胞标志物α-tubulin表达增多,杯状细胞标志物CCSP表达下调,提示提高CFTR活性可逆转SiO2诱导的气道上皮细胞向纤毛细胞分化受损,提高气道黏膜纤毛清除能力,研究结果为评价矽肺纤维化病理进程以及VX770疗法的临床转化研究提供理论依据。3.呼吸道上皮细胞在肺脏上皮的损伤修复中和维护肺脏稳态中发挥主要作用。不同气道上皮细胞之间CFTR表达水平不同,其微调平衡参与维持ASL平衡、黏膜纤毛清除（mucociliary clearance,MCC）功能和肺生理稳态。本研究证实离子细胞（ionocyte cell）高表达CFTR,激活Wnt和抑制Sonic hedgehog（SHH）信号促进上皮基底细胞向分泌细胞分化,但抑制其向纤毛细胞和离子细胞分化,从而抑制CFTR介导的跨上皮离子转运功能。利用CRISPR/Cas9靶向敲除PTCH1和SMO获得SHH信号组成型激活或者抑制的雪貂上皮细胞,与在人气道上皮细胞中发现一致,SMO-KO的雪貂气道上皮细胞中离子细胞分化受损,CFTR介导的离子转运功能下调。本研究发现DKK1通过抑制上皮细胞TGF-β/Smad信号,抑制肺脏上皮细胞过度增殖和EMT从而减轻了矽肺小鼠肺纤维化。CFTR增效剂VX770上调肺脏上皮细胞CFTR介导的离子转运能力,有效逆转SiO2诱导的上皮细胞EMT缓解矽肺纤维化病理发生,抑制SHH信号转导在气道上皮细胞中维持离子细胞分化和CFTR功能方面起关键调控作用。本研究证实Wnt/β-catenin和CFTR可作为治疗矽肺纤维化病理发生的靶标。