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神经系统发育机制的研究是神经生物学领域的一个重要内容，发育机制的阐明将为许多老年性疾病、发育畸形以及神经损伤后修复等神经系统相关疾病的防治带来曙光。发育过程受到许多因素的调控，基因调控是其中的重要部分，基因及其表达产物可通过不同信号通路调控神经系统的发生、发育和分化。
神经系统富亮氨酸重复3(Neuronal L,eucine Rich Repeat3，LRRN3)是神经系统富亮氨酸重复超家族的成员，蛋白结构中包含LRR结构域、IgC2样结构域以及FNⅢ样结构域这些与神经系统发育关系密切的结构域。研究表明LRRN3 mRNA在不同发育阶段的胚胎神经系统中存在，提示LRRN3可能在神经系统发育过程中起作用，但具体作用和机制目前仍不清楚。深入研究LRRN3蛋白在神经系统中的表达和功能，将有助于我们进一步了解神经系统发育的调控机制，并为神经系统发育相关疾病的防治提供基础理论支持。
实验第一部分借助基因工程技术制备了兔抗大鼠LRRN3多克隆抗体。运用生物信息学方法分析LRRN3蛋白的结构，选择C端一段抗原性强、表面暴露性好的肽段，根据原核表达载体Mal—pET21a(+)-His阅读框架设计引物；以从大鼠脑组织反转录出的总cDNA为模板扩增出目标片段，与载体连接后在大肠杆菌JM109中扩增；经IPTG诱导在E.coli BL21中表达出重组的Mal-LRRN3C-His融合蛋白。以此纯化的蛋白为抗原免疫新西兰兔，制备并纯化了兔抗大鼠LRRN3多克隆抗体。经ELISA、Western Blot和免疫组化检测，该抗体具有较高的效价和特异性。
实验第二部分采用两种方式对LRRN3蛋白的组织表达谱尤其是其在神经系统的表达进行了研究。利用现有的互联网数据库资源，运用生物信息学分析方法，借助基于EST策略的电子杂交方法和基于GEO(Gene Expression Omnibus，基因表达大棚车)数据的分析方法对LRRN3的组织表达谱进行了初步预测。结果显示大鼠LRRN3 mRNA主要存在于变态阶段的胚胎及幼年和成年动物中，表达部位主要在脑、脊神经根、心、肝和肾等组织。借助免疫组化和Western Blot等实验手段，研究LRRN3蛋白在大鼠体内的表达，结果显示，LRRN3蛋白主要存在于中枢神经系统的大脑皮质多极神经元、海马齿状回颗粒层细胞以及小脑蒲肯野细胞，神经胶质细胞中无阳性表达，其它组织没有明显阳性表达。实验结果表明LRRN3蛋白与神经系统存在密切关系。
为进一步了解LRRN3蛋白在神经系统发育中的作用，我们重点研究了LRRN3蛋白对大鼠小脑出生后发育的影响。腹腔注射LRRN3多克隆抗体中和新生大鼠体内的内源性LRRN3蛋白，借助行为学实验、电镜技术和免疫组化等实验手段观察抗体注射后大鼠小脑形态结构及功能的改变，从而探讨LRRN3蛋白对小脑生后发育的影响及可能的作用机制。结果显示实验组动物小脑中LRRN3阳性染色的蒲肯野细胞数和阳性强度明显低于对照组；实验组动物平衡能力较对照组差，相同时间点的两组动物静态平衡时间(Balance latency,BL)差异具有显著性(P<0.05)；透射电镜结果显示实验组部分蒲肯野细胞出现细胞固缩，细胞周围和分子层存在水肿，分子层中突触终末数量明显少于对照组；囊泡膜谷氨酸转运体1(Vesicular glutamate transporter1，VGluT1)在对照组和实验组大鼠出生后P7、P14和P21天小脑中均有表达，从P7、P14到P21天，VGluT1阳性分子层随发育进行而不断增厚，相同时间点的对照组和实验组动物VGluT1阳性分子层厚度在P7天差异不具有显著性(P>0.05)，而在P14和P21天，对照组明显厚于实验组，两者差异具有显著性(P<0.01)。这一结果表明LRRN3蛋白在小脑出生后发育过程中有重要作用，腹腔注射抗LRRN3抗体能部分中和内源性LRRN3蛋白，改变小脑的超微结构，减少分子层突触的形成，降低小脑VGluT1的表达，从而抑制小脑皮层的生长和功能性神经回路的形成。