从先天心脏缺陷到肝胆病，和Gata6突变有关

标题：An animal model recapitulates human hepatic diseases associated with GATA6 mutations

期刊：PNAS（IF9.5，中科院1区）

DOI：10.1073/pnas.2317801121

发表时间：2024.12.31

研究背景

Gata6是内脏器官发育的核心转录因子，在早期胚胎发育中起着关键作用。异质合子Gata6突变会引起人类心脏、胰腺、胆囊及肝脏等多种先天性疾病。由于传统的小鼠Gata6基因敲除模型，常出现早期胚胎致死，而条件性敲除又无法复现完整表型，因此，缺乏能高度模拟Gata6基因突变引起的相关疾病的模型，严重制约了相关肝脏疾病机制的研究。

关键发现

本研究利用斑马鱼基因编辑技术进行了Gata6基因敲除，并借助Gata5代偿恢复血流，全面复现了人类Gata6基因突变引起的相关病变，并揭示了肝胆疾病致病机制，主要发现如下：

构建斑马鱼基因敲除模型：利用基因编辑技术获得两个等位基因，构建可长期存活的GATA6纯合敲除斑马鱼，全面再现人类Gata6突变相关多器官缺陷。大部分突变体在血流受阻后通过Gata5上调补偿恢复血液循环，存活至14–15dpf，从而能观察肝、胰、肠等消化器官的发育；

斑马鱼表型：斑马鱼突变体模型再现了心脏流出道狭窄、胰腺外分泌腺发育不全、胆囊缺如、肠旋转不良；肝脏在早期偏小，随后大小恢复但失去左叶，肝内胆管网络严重破坏，胆汁淤积，并发现新表型肝囊肿，提示Gata6突变可能导致肝脏囊性病变；

核心转录轴：通过表型筛选发现Gata6、Hhex与lrh-1突变体呈现高度相似的肝胆缺陷，突变体肝母细胞数量减少，胆管细胞分化受阻、增殖不足，肝细胞增殖保留。分子实验证实，Gata6与Hhex物理结合，协同结合于lrh-1启动子，转录激活 lrh-1表达，增强 β-catenin 信号输出，这是胆管细胞分化与胆管网络构建的关键驱动力，Gata6–Hhex–Lrh-1–β-catenin为核心调控轴；

细胞验证：在HepG2细胞中，人Gata6与Hhex互作，且Hhex促进Gata6降解。构建了15种与肝胆畸形相关的Gata6突变体，发现绝大多数丧失激活 LRH-1 启动子的能力，且与Hhex的结合能力显著减弱或消失，协同转录活性受损，表明人类疾病的分子基础在于破坏Gata6–Hhex–Lrh-1保守互作网络，而非单纯丧失DNA结合功能。

研究意义

· 建立了可高度模拟GATA6突变相关疾病的斑马鱼模型，揭示Gata6-Hhex-Lrh-1-β-catenin调控轴在胆管系统发育中的核心作用，为理解Gata6相关疾病发病机制及治疗提供了理论基础。