胚胎神经系统发育是一个非常复杂且有序的过程,在绝大多数脊椎动物中,受精卵经过卵裂形成外胚层、中胚层和内胚层,其中外胚层发育成为中枢神经系统。外胚层背部中线区的细胞首先增殖形成神经板,神经板在脊索信号及相邻的中胚层信号作用下开始向中线位置合并,经历神经沟、神经褶时期,最终离开外胚层表面,闭合形成中空的神经管。神经管沿A-P轴依次闭合,前端神经孔闭合后扩展膨大衍化成脑,后神经孔闭合后变细发育成为脊髓。如果神经管闭合障碍则会发育形成神经管畸形的胚胎,其中前神经孔闭合不全会发生脑部畸形,后神经孔闭合不全则会出现脊柱裂口。另外,神经管闭合过程中,神经管背侧的神经嵴细胞左右对称的向神经管两侧迁移形成背根神经节,神经管左右两侧的神经嵴细胞衍化成周围神经系统。神经管发育各阶段的分子通路及其调控机制是非常复杂的。p53基因是重要的抑癌基因。越来越多的研究表明,p53对胚胎发育起重要的调控作用。小鼠胚胎发育10.5dpc(dpc,day post coitus,交配后)之前,p53在全身表达；在12.5dpc时,p53和调控p53降解的关键蛋白MDM2共表达在神经管内；后期末端分化组织中p53呈现低表达,提示我们p53对胚胎发育存在调控作用。同时,已有的研究表明,p53-/-的雌性胚胎中出现严重的露脑畸形。p53N236S是早衰细胞(G5mtr-/-Wrn-/-)逃逸衰老肿瘤化过程中发现的突变p53,是p53 DNA结合区(DNA binding domain)发生的一个错义点突变,即N236S(p53N236S,简称p53S,人类中是p53N239S),且p53S属于p53热点突变。本实验室在前期工作中构建p53s/s小鼠模型,利用p53s/s(?)×p53s/+(?)繁殖策略,统计其子代小鼠基因型及性别分布,发现p53s/s基因型小鼠数量明显偏少,且p53s/s基因型小鼠雌雄比不平衡,雌性小鼠数量偏少。上述统计结果提示p53s/s雌性小鼠胚胎期发生致死,纯合的p53N236S突变会可能影响到了p53s/s雌性小鼠胚胎发育,进而导致其出生率低。基于上述假说,本课题通过p53s/s(?)×p53s/+(?)及p53s/+(?)×p53-/+(?)交配策略,对胚胎基因型及性别进行统计发现,在8.5dpc到13.5dpc p53s/s与p53s/+基因型的胎鼠数量、雌雄比没有明显差异,说明这种胚胎致死可能发生在胚胎发育的13.5dpc之后。通过对大量胚胎的获取和研究,我们发现p53s/s基因型的雌性胚胎出现大量的神经管畸形胚胎,表现为露脑畸形(约73%)和脊柱裂(约13%),而在p53s/s雄性胚胎及p53s/+中很少出现,且露脑畸形的概率显著高于p53缺失突变引起的露脑畸形,提示p53S突变导致的露脑畸形可能出现获得性新功能。通过对10.5-13.5dpc露脑畸形及脊柱裂的胚胎切片发现,胚胎露脑畸形及脊柱裂位置的神经管不闭合。根据野生型p53抑制细胞增殖,而p53S突变导致细胞异常增殖,神经细胞异常增殖可能导致上述神经管畸形的发生。由于DNA解旋酶Wrn基因在DNA复制、重组、修复及维持端粒功能的稳定性中的重要作用,我们尝试利用Wrn敲除小鼠与p53S小鼠杂交,来研究Wrn缺失导致的增殖抑制是否可以逆转p53S突变导致的胚胎神经管不闭合。我们发现Wrn-/-p53s/s基因型小鼠雌雄比不平衡,雌性小鼠数量偏少。通过取胚胎发现Wrn-/-p53s/s基因型雌性胚胎出现露脑畸形和脊柱裂,但是露脑畸形的概率(约38%)明显低于p53s/s基因型雌性胚胎(约73%),提示Wrn基因缺失对p53s/s导致的露脑畸形有一定的缓解。通过BrdU掺入实验观察10.5dpc及11.5dpc露脑畸形及脊柱裂位置不闭合神经管的增殖实验中发现,不闭合神经管中细胞的增殖率明显高于相邻正常闭合的神经管及相近位置野生型神经管。实验结果说明可能是神经管细胞的异常增殖导致了p53s/s雌性胚胎神经管畸形的发生,从而导致p53s/s雌性胚胎在胚胎期致死。另外,在切片过程中发现在p53s/s雌性胚胎中出现神经管一侧背根神经节多个的现象,这种现象是伴随露脑畸形和脊柱裂表型发生的。说明p53s/s可能影响了神经嵴细胞的迁移及背根神经节的迁移或增殖。本课题初步阐明了p53S基因突变导致p53s/s雌性胚胎致死的原因,为研究p53在神经系统发育中的功能提供重要的依据。