中文摘要：

成纤维细胞生长因子9 (Fibroblast growth factor 9, FGF9)是FGF家族的主要成员之一，在胚胎发生、细胞增殖和分化等方面发挥着重要作用。课题组研究发现FGF9错义突变(S99N)可导致多发性骨性连接综合征（SYNS）的发生。体外研究表明，FGF9第99位的丝氨酸被天冬酰胺替代后可抑制软骨细胞增殖，促进成骨化过程，进而出现多处关节骨性连接，相关研究成果已发表在美国人类遗传学杂志上。然而，迄今为止仍未知S99N突变会对小鼠的生物学功能及骨关节形成产生何种影响。为此，本项研究拟建立S99N敲入小鼠模型，以便从整体动物水平研究S99N敲入小鼠在胚胎早期发生及骨关节形成方面的作用；同时，进一步从细胞水平研究不同时空条件下突变FGF9与受体的结合能力以及对MAPK、ERK1/2信号转导通路的影响，以期揭示突变条件下FGF9导致关节骨性连接的分子机制。

结论摘要：

成纤维细胞生长因子9 (Fibroblast growth factor 9, FGF9)是FGFs家族的主要成员之一，在胚胎发生、细胞增殖和分化中扮演重要的角色。以往的研究表明该家族的基因突变可导致骨骼发育异常或肿瘤。本课题组曾报告一个多发性骨性连接综合征（SYNS）大家系（现已被OMIM命名为SYNS3型，编号为612961），其中受累者均在FGF9第2外显子出现一个突变[c.296G>A(p.Ser99Asn)]，导致EFISIA基序中丝氨酸(Ser)被天冬酰胺(Asn)所替代。体外研究表明，Ser99Asn 突变可减少软骨细胞的增殖和分化，增强成骨细胞分化和骨髓间充质干细胞的骨基质矿化。研究还发现突变FGF9不能有效地与FGFR3结合。以上结果表明Ser99Asn突变是SYNS3发生的分子基础，同时提示FGF9在关节发育中的重要作用。相关研究成果已发表在2009年7月的Am J Hum Genet上。为了进一步揭示突变FGF9导致SYNS3的分子机制，本项目采用Red/ET同源重组技术成功建立了带有Ser99Asn突变的敲入小鼠模型。采用钼靶摄片或微小CT分析发现在突变纯合子(mt/mt)新生小鼠中尾椎关节出现卷曲及融合，肘、膝关节也出现融合，且均在1~5天内死亡。杂合子(mt/wt)小鼠一般能活到成年，但其中约58%出现尾椎关节卷曲及融合，部分杂合子小鼠还出现肘、膝关节腔变窄、第二骨化中心及软骨板缩小或融合。约有10%的小鼠出现切牙过度生长和颧骨不对称发育的现象。组织病理学分析显示新生的纯合子小鼠无法形成关节。成年杂合子小鼠的部分关节发育异常，生长板增殖区软骨细胞分化增强，而增殖减弱。骨小梁变细变短且分布紊乱，骨密度增加，骨基质钙化增强。简言之，Fgf9突变敲入小鼠模型很好地模拟了人类SYNS3的表型。进一步研究发现，突变FGF9空间构象的改变可导致其与FGFR3受体及肝磷脂的结合位点发生冲突，打破了原有的单体-二聚体之间的平衡。推测由此产生的异常蛋白无法正常行使对软骨细胞增殖和分化的调控作用，从而导致关节发育不良，出现关节畸形或融合。上述研究为最终搞清FGF9在骨关节形成和发育中的作用及Ser99Asn突变导致SYNS3的分子机制奠定了基础。