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信息来源:暂无    发布日期:2014-11-26   浏览次数:  

发育生物学实验室

在后基因组时代,随着我们对基因组及其转录表达谱的全面了解,包括表观遗传修饰、蛋白质的表达和修饰、非编码RNA的调节和功能等,生物医学研究面临前所未有的机遇和挑战。什么是目前最有趣、最需要解决的问题?什么是生物学发展的下一个可能的大突破?生物学研究如何才能够和我们每个人的现实生活更紧密的相关?

发育生物学研究,从根本上说是基因的功能如何在生物个体上体现。我们采用动物皮肤和毛发作为模型,研究以下课题:(1) 毛发再生;(2) 形态发生;(3) 毛发色素;(4) 肿瘤治疗相关的病理学过程等。我们希望从系统生物学的角度阐述这些过程的分子机理,特别是基因调控网络的结构和特征,以寻找进行干扰和修复的靶点。

1毛发再生 (Regeneration)      鸟类的羽毛,和哺乳动物的毛发一样,具有很强的再生能力。为什么拔掉一根羽毛,会从毛囊中再生长出一根同样的羽毛?我们知道,这种再生过程也不是总能进行,比如很多人的头发就慢慢的失去了再生能力,这又是为什么?我们的研究表明,再生过程可能通过基因网络的反馈特征进行调节(Chu et al.,Dev Biol 2014)。

2. 形态发生 (Pattern Formation)   细胞是生物体的基本结构功能单位,然而细胞的无序堆积只能形成肿瘤。正常器官的大小、形状和结构都受到严格控制。这是怎么实现的呢?我们采用羽毛的形态发生作为模型,探讨细胞堆积的调控原理这一基本的生物学问题。不同物种的鸟类羽毛形态差别非常大,这些差别的遗传和分子机制是一个物种进化的相关问题,也是我们研究的方向之一。

3. 毛发色素 (Pigmentation)    美丽的大自然五光十色、炫彩斑斓,几乎所有的生物都具有颜色,然而动物体色的美丽并不是为了愉悦人的视觉享受,而是在它们漫长的进化过程中适应环境的重要手段。我们还容易的发现,随着年龄的增长,人的头发会变白。我们建立了一系列的小鼠模型模拟这个过程,为相关的干扰和治疗手段奠定了基础。

4. 肿瘤治疗相关问题      肿瘤治疗过程中常常伴随着显著的副作用,例如化疗脱发、消化道损伤、放射性皮炎、粘膜损伤等。同样的治疗方案,病人的反应却差异显著:有的人几乎能够痊愈,而有的人却在治疗过程中病情持续恶化。我们与福建医科大学附属协和医院开展了卓有成效的合作研究。应用羽毛系统,我们阐明了辐射损伤过程中细胞因子的重要作用,而且发现了能够显著减轻损伤的化学小分子:Stat1信号通路的抑制剂AG490 (Chen et al. Plos One 2014)。对放射线皮炎的研究工作也正在进行中。

最近,我们对化疗副作用的研究取得了重要进展。化疗副作用的原因,一般认为是抗肿瘤药的非特异毒性,在杀死肿瘤细胞的同时,不可避免的损伤活跃生长的正常组织如毛发;为了保护这些正常组织,有必要降低它们的生长速度。我们的研究表明,这些观念是错误的。化疗导致脱发的原因在于,药物导致了一个对组织生长调节非常重要的特异信号分子-- Shh的表达下降。为了防止损伤,有必要补充这个分子以维持正常的组织生长。部分研究结果发表在皮肤科学的顶级杂志 Journal of Investigative Dermatology (Xie et al. 2015)。此工作与北京生命科学研究所和英国曼彻斯特大学合作完成。

相关论文:

1. Xie G, Wang H, Yan Z, Cai L, Zhou G, He W, Paus R, Yue Z*.
Testing chemotherapeutic agents in the feather follicle identifies a selective blockade  of cell proliferation and a key role for sonic hedgehog signaling in chemotherapy- induced tissue damage.
J Invest Dermatol 135: 690-700, 2015.

2. Wang M, Yue Z*, Paus R, Ramot Y.
SIRT2 as a new player in epigenetic programming of keratinocyte differentiation and a  candidate tumor suppressor.
Exp Dermatol 23(9): 636-638, 2014.

3. Chu Q, Cai L, Fu Y, Chen X, Yan Z, Lin X, Zhou G, Han H, Widelitz RB, Chuong CM, Wu  W, Yue Z*.
Dkk2/Frzb in the dermal papillae regulates feather regeneration.
Dev Biol 387: 167-178, 2014.

4. Chen X, Liao C, Chu Q, Zhou G, Lin X, Li X, Lu H, Xu B*, Yue Z*.
Dissecting the molecular mechanism of ionizing radiation-induced tissue damage in the  feather follicle.
Plos One 9(2): e89234, 2014.

5. Lin SJ, Wideliz RB, Yue Z, Li A, Wu X, Jiang TX, Wu P, Chuong CM.
Feather regeneration as a model for organogenesis.
Dev Growth Diff 55(1): 139-148, 2013.

6. Yue Z#, Jiang TX, Wu P, Widelitz RB, Chuong CM.
Sprouty/FGF signaling regulates the proximal–distal feather morphology and the size of  dermal papillae.
Dev Biol 372(1): 45-54, 2012.

7. Zhao J, Kawai K, Wang H, Wu D, Wang M, Yue Z, Zhang J, Liu YH.
Loss of Msx2 function down-regulates the FoxE3 expression and results in anterior  segment dysgenesis resembling Peters anomaly.
Am J Pathol 180(6):2230-2239, 2012.

8. Yue Z#*, Zhuang F, Liu YH, Ho CM.
Interrogating cell signalling network sensitively monitors cell fate transition during  early differentiation of mouse embryonic stem cells.
Sci China Life Sci 53(1):78-86, 2010.

9. Yue Z#, Jiang TX, Widelitz RB, Chuong CM.
Wnt3a gradient converts radial to bilateral feather symmetry via topological arrangement  of epithelia.
Proc Natl Acad Sci USA 103: 951-955, 2006.

10. Yue Z#, Jiang TX, Widelitz RB, Chuong CM.
Mapping stem cell activities in the feather follicle.
Nature 438: 1026-1029, 2005. 

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