中文摘要：

主要贡献是从征地开始，建立了国家遗传工程小鼠资源库，现有460个品系，已通过AAALAC论证；建立小鼠基因剔除等技术平台，新建50余种基因剔除品系，成为亚洲最大的基因剔除中心；为国内上百个实验室制作了转基因和基因剔除小鼠，并提供技术支持和咨询。这些工作全面推动了我国小鼠基因组改造的研究，为疾病模式在生物医药领域的应用奠定了基础。其次，在复杂疾病模型领域研究取得较大进展，自主建立7个糖尿病／肥胖症模型、４个心脏病模型和多个其他模型。这些模型证实了疾病相关基因的功能调控的多层次复杂性包括BDNF转录的远程调控，RNA修饰参与血糖代谢（ADAR2基因剔除），蛋白水平修饰（Pax6突变对PC2蛋白酶影响），蛋白磷酸化调控（PP2A基因剔除、c-Kit突变）等。这些模型研究涉及多个器官组织（大脑、心脏、脂肪组织、肠道和胰岛等)，有望阐明一些严重影响人类健康的复杂疾病的分子机理。

结论摘要：

本项目旨在通过基因工程改造技术建立糖尿病和肥胖症小鼠模型，研究代谢性疾病的发病机理机制，为临床预防和治疗疾病提供线索。核心内容是系统分析这些模型涉及的血糖和摄食调控，分析相关信号通路的，寻找新的关联分子与基因，发现新的代谢调节环路。课题组按计划完成了相关研究，同时拓展的研究的领域和通路，具体结果包括1）BDNF 基因的表达调控与II 型糖尿病和肥胖症。我们发现前期发现离BDNF基因转录起始位置857kb上游的转基因插入突变可以影响BDNF的表达和糖尿病。人类遗传学研究也报道了在BDNF上游850kb左右位置的染色体颠倒导致了相同表型。进一步分析发现该区域存在4个保守区，且这些DNA序列接到BDNF启动子前面时，可以调节启动子的活性。为证明这些区域的重要性，我们设计将4个保守区全部剔除的基因改造方案。没有意料到的是，纯合子的突变小鼠并没有表现出肥胖，而BDNF的表达也并没有受到影响。这一结果提示BDNF的远程调控比我们预期的要复杂，基因组中可能存在一个或数个对该区域功能的抑制元件。2）PP2ACα条件型基因剔除与糖耐受异常。通过Ins2-Cre转基因小鼠和PP2ACα基因floxed小鼠交配，我们得到beta细胞特异性的基因剔除小鼠，这些小鼠在出身后8周起表现出明显的血糖不耐受表型。然而，小鼠对胰岛素的敏感性没有变化，提示胰岛素的分泌可能异常。在2g/kg的剂量的葡萄糖腹腔注射下，KO小鼠血清中胰岛素的量比对照显著减少。离体分离的胰岛在高糖刺激下也表现出胰岛素分泌缺陷，证实了基因剔除小鼠体内的胰岛素调节出现了问题。我们还发现，Leptin缺陷小鼠db/db小鼠胰岛的PP2ACα基因表达大幅下降。3）早期营养对成体代谢的调控及相关模型建立。我们设计了一个实验希望验证在人群中常见问题肥胖病人减肥后体重更容易反弹。如果是表观遗传修饰的作用，那么这一现象可能用同一遗传背景的小鼠实验证明。C57BL/6J小鼠在高脂喂养2-3周后出现肥胖，通过饮食控制或减肥剂作用，这些小鼠可以回到正常体重。然而，和预测相同，当再次给予高脂饲料时，有肥胖史的小鼠迅速增重，而无肥胖史的小鼠增重较慢。这一结果提示肥胖“记忆”现象确实可能是独立于遗传背景。目前我们正在分析肥胖“记忆”现象的可能机理。共发表论文30余篇，其中通讯作者论文16篇，8篇标注杰青项目资助。期间获得谈家桢生命科学奖。