2月16日（正月初一），國際醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)期刊 Journal of Medical Genetics 在線發(fā)表了解放軍總醫(yī)院的科研成果“Mutation of IFNLR1, an interferon lambda receptor 1, is associated with autosomal-dominant non-syndromic hearing loss”，揭示了IFNLR1在聽覺系統(tǒng)中的重要作用，IFNLR1突變與遺傳性聽力損失（ADNSHL）密切相關(guān)。

本研究中斑馬魚模型構(gòu)建及表型分析是在上海南方模式生物斑馬魚平臺上完成的。 

遺傳性聽力喪失具有高度遺傳異質(zhì)性的特點，幾百種編碼多種蛋白質(zhì)的基因突變都可能與之相關(guān)。而常染色體顯性非綜合征性聽力喪失（ADNSHL）的患者占到遺傳性聽力喪失者的20％左右，他們通常表現(xiàn)為由最初的高頻率聽力損失發(fā)展到舌下進行性聽力損傷。迄今為止，已經(jīng)繪制了59個ADNSHL基因位點，并且已經(jīng)確定了36個致病基因。 
干擾素（IFN）λ受體1（IFNLR1，MIM 607404）屬于II類細(xì)胞因子受體家族，負(fù)責(zé)識別細(xì)胞外環(huán)境中的細(xì)胞因子和IFN，以及啟動細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)級聯(lián)，從而導(dǎo)致一系列反應(yīng)，例如造血、免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)和細(xì)胞生長和發(fā)育。然而，IFNLR1在聽覺系統(tǒng)中的功能尚未描述。

研究人員使用遺傳連鎖分析和全外顯子組測序的組合來鑒定作為常染色體顯性遺傳性聽力障礙的原因的IFNLR1中的突變，結(jié)果發(fā)現(xiàn)IFNLR1 c.296G> A（p.Arg99His）很可能是該家族中遺傳性聽力障礙的致病基因突變。

Figure 1. Identification of a mutation in IFNLR1 causing ADNSHL.

接下來研究人員進一步評估了IFNLR1基因在小鼠中的表達，繪制了出生后30天的小鼠內(nèi)耳中Ifnlr1表達模式的示意圖（Fig2A）。在耳蝸中，Ifnlr1在柯蒂氏器，賴斯納氏膜，基底膜，螺旋韌帶，內(nèi)溝細(xì)胞，內(nèi)柱細(xì)胞和外柱細(xì)胞中表達（Fig2B）。 Ifnlr1在內(nèi)毛細(xì)胞（IHCs）和外毛細(xì)胞（OHCs）纖毛中高表達，與鬼筆環(huán)肽（標(biāo)記耳蝸基底膜外毛細(xì)胞的表皮板）部分共定位（Fig2G）。利用可特異性標(biāo)記神經(jīng)纖維和神經(jīng)元的神經(jīng)絲重鏈抗體（NF200）發(fā)現(xiàn)Ifnlr1在耳蝸神經(jīng)纖維和螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元中共定位（Fig2D，E）。在柯蒂氏器的大多數(shù)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核質(zhì)中Ifnlr1均高表達；與IHCs不同，Ifnlr1在OHCs的核質(zhì)中沒有表達（Fig2C，H-J）。并且觀察到Ifnlr1和鬼筆環(huán)肽在前庭上皮壺腹部有共定位的表達（Fig2F）。

Figure 2. Immunofluorescence analysis of ifnlr1 expression in the inner ear of P30 mice. 

利用斑馬魚Morpholino（MO） Knockdown技術(shù)，獲得ifnlr1敲低斑馬魚模型（Fig3A，B）。

ifnlr1敲低后斑馬魚的早期發(fā)育中（從32hpf到4dpf）沒有發(fā)生顯著變化。在對照和ifnlr1-e4i4-MO注射的魚中，在節(jié)間血管（ISV）中的循環(huán)看起來正常。 敲低ifnlr1不會誘導(dǎo)器官特異性凋亡或巨噬細(xì)胞遷移，這表明細(xì)胞凋亡和炎癥可能不是導(dǎo)致毛細(xì)胞數(shù)量減少的原因。

而在發(fā)展的后期階段，ifnlr1敲低引起了斑馬魚鰾充氣異常，同時腸腔面積擴大（Fig3C-F）。（魚鰾與人類的肺是同源器官，魚鰾異常說明 ifnlr1 基因突變也可能在臨床上影響人類的肺功能。）與正常對照相比，ifnlr1敲低斑馬魚的神經(jīng)丘數(shù)量減少（Fig3I，M）。使用四種標(biāo)記，GFP（毛細(xì)胞），SOX2（支持細(xì)胞），BrdU（增殖細(xì)胞）和DAPI（核），在6dpf Tg(Brn3c：mGFP)轉(zhuǎn)基因斑馬魚中計數(shù)每個神經(jīng)丘的毛細(xì)胞和支持細(xì)胞。ifnlr1敲低斑馬魚幼魚側(cè)線神經(jīng)丘中毛細(xì)胞和支持細(xì)胞少于野生型（WT）（Fig3O），而且突變體中BrdU陽性細(xì)胞的數(shù)量低于WT（Fig3O，R），說明毛細(xì)胞和支持細(xì)胞的損失與細(xì)胞增殖減少相關(guān)。

Figure 3. Phenotypes of ifnlr1 zebrafish morphants. 

通過將斑馬魚 ifnlr1 mRNA 與 ifnlr1 MO 共注入單細(xì)胞階段胚胎以拯救由MO引起的異常。拯救實驗結(jié)果顯示，野生型 ifnlr1 mRNA可以在很大程度上挽救ifnlr1-e4i4-MO誘導(dǎo)的魚鰾充氣異常表型，以及6dpf時斑馬魚毛細(xì)胞和頭部神經(jīng)丘的減少。這些結(jié)果提示IFNLR1突變導(dǎo)致JS4842家族的聽力損失（Fig4）。

Figure 4. Coinjection of ifnlr1 mrna from non-mutant zebrafish rescued the phenotypes of non-inflated SB, hair cell loss and head neuromast loss (6 dpf) induced by ifnlr1-e4i4-MO.

通過realtime-PCR檢測發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞因子受體家族成員b4（crfb4，也叫白細(xì)胞介素（IL）10受體2，il10r2 ），jak1，酪氨酸激酶2（tyk2），stat3，stat5，這些Jak/STAT信號通路有關(guān)的基因在ifnlr1敲低后被上調(diào)（Fig5）。從而推測 ifnlr1 突變可能通過Janus激酶（Jak）1 /信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子（sTAT）3信號通路促成聽力損失。

Figure 5. Jak1/Stat3 signalling pathway were upregulated in ifnlr1-morphant zebrafish.