单纯性马蹄内翻足(Idiopathic congenital talipes equinovarus, ICTEV)是常见的严重危害儿童健康的先天畸形之一，为了探讨人类GLI3基因在ICTEV发生时所起的作用，来自中国医科大学基础医学院医学
遗传学教研室，中国人民解放军202医院的研究人员通过构建荧光素酶报告基因表达载体等实验手段，证明了大鼠的转录因子En1可能是Gli3基因的上游负调控元件，从而为ICTEV的研究，以及相关的靶向治疗提供了理论依据。
单纯性马蹄内翻足(idiopathic congenital talipes equinovarus，ICTEV)是常见的严重危害儿童健康的先天畸形之一，主要表现为足前端内收，踝跖屈，跟骨内翻，胫骨远侧内旋等改变，发病率约为活婴的1～8‰，ICTEV的病因是未知的，
临床资料和流行病学研究表明，ICTEV主要是由于胚胎期遗传因素和环境因素共同作用，从而导致肢体发育异常。
GLI3是参与早期肢体发育的重要转录因子之一, 已证实与指(趾)的发育密切相关, 但是否与ICTEV的发生相关国内外未见报道。在这篇文章中，研究人员前期以ICTEV核心家系为研究对象，通过SNP关联分析的方法发现GLI3基因与ICTEV的发生可能相关。之前有科学家报道EN1 基因的突变也会造成指的结构发生变化, 而这两个基因同在极化活性区(Zone ofpolarizing activity, ZPA)表达。为了探讨这两个基因之间是否相互作用, 以及二者的相互作用是否与ICTEV的发生相关, 研究人员构建了大鼠ICTEV动物模型, 对大鼠En1表达水平和Gli3调控机制进行了研究。
研究的整体思路是，研究人员首先构建了大鼠Gli3基因启动子区域荧光素酶报告基因表达载体来分析Gli3基因启动子的活性, 并利用P-Match软件预测大鼠Gli3基因启动子区域可能的调控元件, 应用ChIP实验加以验证。并利用RT-PCR、免疫组化和Western blotting的方法分析大鼠En1与ICTEV的相关性。经P-Match软件预测, Gli3基因启动子区域有３个转录因子En1的可能结合位点, 经ChIP实验证实位点1是真正结合位点。RT-PCR、免疫组化和Western blotting方法都证实En1基因在马蹄内翻足模型鼠中表达下降。
实验结果表示大鼠的转录因子 En1可能是Gli3基因的上游负调控元件。在ICTEV患者中, 很可能是由于EN1基因表达水平的下降导致了GLI3基因表达水平的上升, 最终导致ICTEV的发生。这一对大鼠En1 表达水平和Gli3 调控机制进行的研究，为ICTEV的发病机制和病因学研究奠定基础。
目前虽然对ICTEV的遗传因素的作用比较肯定, 但其致病基因的鉴定却进展缓慢。人类胚胎在孕12 周时已能通过超声检查识别出ICTEV症状。其致病基因必然是在此之前就发生异常表达, 并与骨骼、软骨、肌肉、神经的发育相关, 特别是与足踝部发育相关。已知的与下肢发育相关的基因有DTDST、COL9A1、FGF、SHH、WNT、EN-1、LMX-1、GLI1、GLI3、HOXD、BMP等, 可以通过对ICTEV致病基因的定位及功能鉴定对其发生做进一步的研究。
在肢体发育的早期, 肢体远端沿前后轴的发育主要是受其后端间充质内ZPA的调控。而转录因子GLI3 是该区域内的信号分子之一, 它可以沿肢体前后轴方向限定各个基因表达的区域边界, 这为建立肢体不对称模式提供了必要的位置信息[12]。目前的研究认为, GLI3 作为SHH- GLI3 信号通路中的关键环节来发挥作用。在肢体发育的过程中, GLI3 基因能确定指(趾)的数目。至今已有很多报道表明, GLI3基因突变可导致多种先天畸形, 而这些综合征均表现有肢体特别是指(趾)的数目及形态畸形。如Greigs综合征和Pallister-Hall综合征等, 二者的相关基因都被定位于 7p13, 随后又都被证实与GLI3 基因相关。
这项研究通过对En1 基因在ICTEV模型胎鼠下肢的表达情况进行分析, 证实En1基因通过调控Gli3 基因的表达参与ICTEV的发生。但ICTEV的发生很可能与多个基因相关, 这些基因之间是否相互作用、相互影响, 是否存在一个影响肢体发育的网络还有待于深入研究。
（生物通：万纹）
作者：
2010-1-20