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ADAMTS(A Disintegrin-like And Metalloproteinase with Thrombospondin type1 motifs)是一类含I型血小板反应蛋白模体(TSP)的解整合素金属蛋白酶,在人类中已发现19个家族成员,它们通过切割或修饰细胞外基质成分(Extracellular matrix,ECM),在胚胎发育、组织形态发生、血管生物学、肿瘤等多种病生理过程中发挥重要作用。ADAMTS18是一种“孤儿ADAMTSs(orphan ADAMTSs)”,即不知功能或底物的ADAMTS家族成员。课题组自2010年起对ADAMTS18生物学功能展开系统研究,并于2017年成功构建了Adamts18基因剔除(knockout,KO)小鼠模型,为进一步阐明其功能提供了有力的模式生物工具。课题组已发表的数据显示,ADAMTS18与内脏脂肪组织发育、颈动脉系统分化及神经元树突的形态发生密切相关,提示ADAMTS18可能在胚胎发育早期起重要作用,但其在胚胎发育早期不同组织中的时空表达特性及其在血管发育中的作用仍不清楚,亟待深入探究。本研究以Adamts18基因剔除的小鼠与adamts18基因敲低的斑马鱼为模型,结合分子生物学与形态学研究方法,对ADAMTS18在小鼠胚胎发育早期的表达谱系及其在血管新生中的作用进行了探究。研究方法包括:1.通过RNA原位杂交(in situ hybridization,ISH)的方法,检测了Adamts18 mRNA在小鼠胚胎发育早期、不同组织中的时空表达特点。2.通过小鼠视网膜血管新生实验及基质栓(Matrigel plug)皮下血管新生实验,观察ADAMTS18对血管新生的影响。3.构建了adamts18 knockdown斑马鱼模型,通过显微镜观察、RT-PCR以及qRT-PCR等实验方法对Adamts18在斑马鱼胚胎发育早期器官发生及血管新生中的作用进行探究。结果显示,小鼠胚胎发育早期,Adamts18 mRNA在头部主要表达于视囊泡及耳囊泡的假复层上皮,中脑的翼板上皮(E10.5)及连合下器官(E11.5)。在颈部,Adamts18 mRNA主要表达于第一鳃弓咽上皮(E9.5-E11.5)、第二鳃弓特化间充质细胞(E10.5-E11.5),及第三鳃弓血管上皮(E11.5)。在躯干部,Adamts18mRNA主要表达于十二指肠腔上皮(E10.5),肺芽上皮及间充质细胞(E11.5),肝原基上皮及间充质细胞(E11.5),中肾管囊泡特化间充质上皮(E11.5),背主动脉上皮及间充质细胞(E10.5-E11.5)。在E14.5-E16.5,Adamts18 mRNA高表达于下磨牙的牙间充质细胞及外层牙釉质上皮。在E16.5,Adamts18 mRNA高表达于舌头的叶状乳头。此外,Adamts18 mRNA瞬时表达于E13.5肝小叶间静脉,E14.5椎-基底动脉及出生后1天(P1)的颈总静脉血管内皮。ADAMTS18缺失会引起小鼠视网膜毛细血管网络形成障碍。小鼠皮下Matrigel plug血管新生实验显示,Adamts18 KO小鼠皮下Matrigel plug中血管新生能力较WT小鼠显著降低。在adamts18 knockdown斑马鱼模型上,Adamts18缺乏会导致斑马鱼胚胎脑室扩大、后脑水肿、眼部缺陷,胚胎躯干血管及尾静脉丛发育异常以及尾静脉血液淤滞;异常的血管表型与TGF-β,Slit/Robo,Dll4/Notch,Cox2及Fgfr等多种血管新生分子相关。综上所述,本研究首次证明了Adamts18在小鼠器官发生的过程中具有广泛表达,并在血管网络形成阶段起着至关重要的作用。为进一步研究ADAMTS18的生物学功能提供了新的实验依据,也为相关疾病的诊治提供了新的思路。