呼吸疾病基础研究体系建设

1、呼吸疾病基础研究体系建设呼吸疾病基础研究体系建设 我国呼吸疾病形势严峻 呼吸系统器官结构复杂，细胞种类繁多 （40种） 呼吸系统是最开放的脏器，影响因素众多，饱受“内忧外患”临床实践和基础研究结合促进呼吸学科发展基础研究创新的研究技术和新的知识理念临床实践病症解读和临床数据指导影响 我国呼吸疾病形势严峻临床实践和基础研究结合促进呼吸学科发基础研究流程肺纤维化IPFTGF-b1-介导的肌成纤维细胞活化我要研究什么疾病？研究疾病的某个方面，也就是某个表型？ 免疫应答 上皮细胞损伤死亡 肌成纤维细胞活化 肌成纤维细胞的凋亡抵抗 肌成纤维细胞来源 细胞间相互作用及微环境 某个信号通路基础研究流程肺纤维

2、化我要研究什么疾病？ 免疫应答我从哪个基因/蛋白入手？分子机制研究离不开基因/蛋白药物也要通过基因/蛋白起作用Fstl1Fstl1参与肺发育（PNAS，2011）TGF-b1 诱导的分泌蛋白Microarray database from Patients with IPF(Pittsburgh, Yale , Duke， 中日医院) 移植研究 挖掘数据库 制备数据库（二代测序、基因测序、转录组学）基础研究流程我从哪个基因/蛋白入手？Fstl1 移植研究基础研究流程基础研究流程确认这个基因/蛋白与疾病表型的相关性？临床验证收集有关标本实验验证：qRT-PCR，Blot，ELISA，IHC动物模

3、型 ( in vivo)疾病模型遗传模型：KO, KI, Tg, 细胞实验 (in vitro)选择要研究的表型的细胞模型Loss-of-functionGain-of-function基础研究流程确认这个基因/蛋白与疾病表型的相关性？基础研究流程探讨细胞和分子机制？相关分子、信号通路和生命过程？验证你的基因/蛋白是否与之相关？ 上下游？验证上述机制与你的表型相关？ 临床验证 动物模型 ( in vivo) 外植体培养 (ex vivo) 细胞实验 (in vitro)基础研究流程探讨细胞和分子机制？ 临床验证 临床生物标本库和数据库 动物模型 ( in vivo) 外植体培养 (ex viv

4、o) 细胞和分子生物学实验 (in vitro)基础研究体系 临床生物标本库和数据库基础研究体系基础研究体系1：临床生物标本库和数据库呼吸疾病研究的基石生物标本库：肺泡灌洗液：外周血：血清，血浆，细胞，DNA 肺组织：切片，组织块，RNA 肺细胞：原代成纤维细胞，气道或肺泡上皮细胞，RNA 基础研究体系1：临床生物标本库和数据库呼吸疾病研究的基石疾病模型 遗传模型基础研究体系2：动物模型模式生物：生物体由低等向高等、由简单向复杂的进化过程中，很多生物学现象是非常保守的。低等生物的生命现象及分子基础与高等生物相似。因此，便于试验研究人类生命现象或健康问题的其他物种就称为模式生物。疾病模型 基础研

5、究体系2：动物模型模式生物：生物小鼠作为模式生物的优势：最小的哺乳动物之一 (25-40g)生物进化上与人类接近 (60 - 75 百万年)繁殖周期短+小崽多小鼠遗传学知识详尽小鼠基因组测序计划已完成人类99%的基因存在于小鼠，基因同源性高达78.5% 基因组93%的区域基因排列顺序与人类相同相同遗传资源丰富，遗传操作手段多很多人类疾病可以在小鼠上造模Why me?基础研究体系2：动物模型小鼠作为模式生物的优势：最小的哺乳动物之一 (25-40g)自发突变 ENU诱导的点突变基因knockouts and knock-ins;条件性基因敲除;CRISPR/Cas9转基因小鼠丰富的遗传资源： 多

6、种遗传背景：C57BL/6, BALB/c 多种遗传操作手段：基础研究体系2：动物模型自发突变 丰富的遗传资源： 多种遗传背景：C57BL/6,呼吸疾病相关基因的功能： What? where? when? KO 小鼠致病 Vs 保护JEM, 2015JCI, 2010基础研究体系2：动物模型呼吸疾病相关基因的功能： What? where? when呼吸疾病相关基因的功能： cKO 小鼠TbRII CKO: Tbx4rtTA/TetOCre/TRII fx/fxdnTbRII:Tbx4rtTA/TetOdnTRII基础研究体系2：动物模型J Pathol, 2015组织类型疾病阶段呼吸疾病相

7、关基因的功能： cKO 小鼠TbRII CKO: 异常重构组织中细胞的命运决定：谱系追踪Rock JR, PNAS, 2011基础研究体系2：动物模型异常重构组织中细胞的命运决定：谱系追踪Rock JR, PNDTA :白喉毒素异常重构组织中细胞的命运决定：细胞删除JCI, 2016Tbx-CreER;Rosa26-DTA基础研究体系2：动物模型DTA :白喉毒素异常重构组织中细胞的命运决定：细胞删除JCSPF实验动物中心笼位设置小鼠数量（只/笼）饲养条件繁殖笼1，1-2繁殖饲料维持笼1-5维持饲料实验笼1-5根据实验要求特殊处理笼1-5根据实验要求 饲养和繁育 动物健康监测动物引入设施前的检

8、测设施内动物群体的定期抽检设施内哨兵鼠的定期检测疑似异常小鼠的送检 动物隔离和净化 小鼠遗传操作 胚胎和精子冻存SPF实验动物中心笼位设置小鼠数量（只/笼）饲养条件繁殖笼1基础研究体系3：外植体培养 (ex vivo)肺干细胞的自我更新和分化：3D培养小鼠人基础研究体系3：外植体培养 (ex vivo)肺干细胞的自我ERK/MAPK信号通路与气道形状：胎肺培养Science,2011基础研究体系3：外植体培养 (ex vivo)ERK/MAPK信号通路与气道形状：胎肺培养Science,BMP 信号与肺泡结构：肺小切块培养基础研究体系3：外植体培养 (ex vivo)PNAS,2011BMP 信号与肺泡结构：肺小切块培养基础研究体系3：外植体培基础研究体系4：细胞、生化和分子生物学 (in vitro) 原代细胞 细胞系 基因修饰细胞 常规的细胞、 生化和分子 生物学实验体系 多学科交叉合作基础研究体系4：细胞、生化和分子生物学 (in vitro)基础研究体系建设中的几个关键问题 临床生物标本库和数据库：课题的来源、进展和结论 充分了解和利用丰富的模式动物资源 积累各种类型的细胞 多学