[发明专利]一种气道纤毛上皮细胞缺失的动物模型的构建及应用

说明书

本发明提供一种气道纤毛上皮细胞缺失的动物模型的构建及应用。具体的，本发明通过在肺上皮细胞中特异性敲除蛋白质精氨酸甲基转移酶5（Prmt5）基因，成功构建出一种气道纤毛上皮细胞完全缺失的小鼠模型。本发明还提供两种纤毛细胞完全缺失的体外气道类器官培养方案。该动物模型和体外培养方案可广泛应用于机体发育过程、细胞分化、器官再生和移植等相关研究领域，并在肺病的发病机理、药物开发、药物筛选和诊断治疗等方面有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及动物模型技术领域，具体为，涉及一种Prmt5基因敲除导致的气道纤毛上皮细胞缺失的动物模型的构建方法和气道上皮细胞缺失的体外类器官培养方案，以及所述动物模型和体外培养方案在器官发育、细胞命运和肺病药物筛选和诊断治疗中的应用。

背景技术

纤毛细胞是气道上皮细胞的主要组成类型，其数目占上皮细胞总数的三分之一，在呼吸系统中行使清扫功能，其细胞表面的运动纤毛对气道发挥“黏膜-纤毛”清除作用是必不可少[1-2]。黏膜-纤毛传输系统由纤毛与纤毛表面的黏液层构成，通过纤毛的节律性摆动，推动黏液层运动，把附着于黏液的异物颗粒、细菌和坏死细胞碎屑排出呼吸道，发挥重要的机械防御作用[3-4]。纤毛细胞缺失或功能异常和多种临床肺病密切相关，包括慢性阻塞性肺病、哮喘、特发性肺纤维化、囊性纤维化、支气管扩张和原发性纤毛运动障碍[5-6]。近年来，随着空气污染和病毒，临床肺病人数巨增，给国家医疗和社会造成沉重负担。由于相关动物模型的缺乏，人们对纤毛缺陷相关肺病的致病机制了解甚少，导致其临床预警和诊疗是一个世界性的难题。

蛋白质精氨酸甲基转移酶 5（Prmt5）是最主要的一种II型精氨酸甲基转移酶，可以对称性地甲基化组蛋白或者非组蛋白底物的精氨酸残基，通过表观遗传的方式调控靶基因的表达，已被证明在多个生物学过程中发挥关键作用[7-8]。临床研究方面，Prmt5的表达水平与多种疾病的发生、发展及预后密切相关，Prmt5近年来被认为是一个具有临床潜力抗肿瘤靶点之一[9]。目前基于 Prmt5在生物体内的作用机制研发的小分子药物已进入临床II 期阶段[10]。但是，关于Prmt5与气道纤毛细胞的关系尚不清楚。

参考文献

[1] 张罗, 韩德民, 呼吸道纤毛运动调控机制的研究现状. 中华耳鼻咽喉科杂志 [J], 2004(03): 63-67.

[2] Whitsett, J.A., Airway epithelial differentiation and mucociliaryclearance. Ann Am Thorac Soc [J], 2018.V 15(Suppl 3): S143-S148.

[3] 李健, 蔡映云, 气道粘液纤毛清除系统及其功能障碍. 国外医学(内科学分册) [J], 2003(12): 524-526+543.

[4] Dantas, T.J., Centrosomes and cilia: always at the center of theaction. Commun Biol [J], 2020.V 3(1): 785.

[5] Knowles, M.R., M. Zariwala, and M. Leigh, Primary ciliarydyskinesia. Clin Chest Med [J], 2016.V 37(3): 449-461.

[6] Knowles, M.R., L.A. Daniels, S.D. Davis, et al., Primary ciliarydyskinesia. Recent advances in diagnostics, genetics, and characterization ofclinical disease. Am J Respir Crit Care Med [J], 2013.V 188(8): 913-922.