近日，清华大学生命科学学院-IDG/麦戈文脑科学研究院熊巍课题组详细阐述了一株由逆转座子L1导致血管纹发育障碍的耳聋小鼠模型。9月28日，研究论文以“一株由于逆转座子L1异位插入导致耳蜗血管纹发育和功能障碍的耳聋小鼠模型的鉴定和研究(An L1 retrotransposon insertion induced deafness mouse model for studying the development and function of the cochlear stria vascularis)”为题，于《美国科学院院刊》（PNAS）在线发表。
本研究中，作者首先从ENU（N-乙基-N-亚硝基脲）化学诱变小鼠种群里得到一株耳聋小鼠品系299，通过听觉电生理发现该小鼠品系的听性脑干电位和畸变产物耳声发射均完全丧失，而毛细胞电生理发现其机械转导功能维持正常。通过形态学观察发现该小鼠特异性地丧失了血管纹组织，进一步地在体电生理方面证明了耳蜗内淋巴液的蜗内电位和高钾浓度都消失了。
作者进一步鉴定了299小鼠的致病突变，通过二代测序并未发现相关突变，进一步的三代测序发现其致聋突变来自于一个大约7kb的逆转座子L1在第11号染色体上的插入。通过在299小鼠的第11号染色体上敲除该L1插入，从而挽救了299小鼠的耳聋表形，从而可以确定299小鼠的耳聋的确是由其11号染色体的L1插入导致。
基于该299小鼠，作者系统研究了耳蜗从胚胎期到听觉形成期的耳蜗结构和发育过程，以及血管纹的缺失对于毛细胞毛束形态和功能的影响。通过和野生型对照小鼠的耳蜗组织的转录组分析，作者进一步报道了和血管纹组织发育和功能相关的诸多基因，为后续血管纹相关的研究奠定基础。
图1：（上）299小鼠的11号染色体上17614267位点有一个逆转座子LINE-1的插入，从而导致299小鼠的耳蜗产生血管纹（StriaVascularis）发育障碍（深紫色），继而导致299小鼠全聋的生理表形。（左下）组织学切片显示299小鼠的血管纹缺失；（右下）在体电生理显示299小鼠的耳蜗中阶蜗内电位（EP）消失，钾离子浓度（[K+]）大幅度降低。
综上所述，作者鉴定了一株耳聋小鼠品系的致病突变和致病机理，利用一系列技术和方法，包括听觉电生理、毛细胞电生理、组织学、在体蜗内电位记录、小鼠遗传学和转录组测序分析等，鉴定了L1是该小鼠的致病突变，血管纹组织发育障碍是该小鼠的致病机制。该研究首次报道了一株逆转座子在非编码基因区导致耳聋的小鼠，揭示了血管纹发育的过程，提示了可能的血管纹发育和功能相关新基因，为研究L1基因调控功能和血管纹发育和功能相关的耳聋疾病提供了新的动物模型。
清华大学生命科学学院-IDG/麦戈文脑科学研究院熊巍研究员为本文的通讯作者，生命学院博士生宋晨萌和李杰为本文的共同第一作者。清华大学生命学院博士生刘双、侯函青、朱彤、陈姣凤、刘恋，清华大学医学院贾怡昌教授为本研究作出了重要贡献。
论文链接：
https://www.pnas.org/content/118/40/e2107933118
供稿：生命学院
编辑：李华山
审核：吕婷
2021年10月05日 09:25:32
