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1、 1 公示内容（ 应 包括如下方面） 一、中华医学科技奖 医学科学技术奖推荐项目 ： 1.推荐奖种： 中华医学科技奖医学科学技术奖 一等奖 2.项目名称 ： 新分子 锌指蛋白 ZBTB20 的 生理 功能及其 致病机制 3.推荐单位或推荐科学家 ： 中国人民解放军第二军医大学 4.推荐意见 ： 该项目组围绕自主发现的新型转录因子 ZBTB20，利用国际上首创的 ZBTB20全身性和组织特异性敲除小鼠模型，开展了该转录因子在个体发育、学习记忆、痛觉感受、糖脂代谢 、垂体发育 和免疫应答等过程中的重要生理和病理作用的前瞻性研究，取得了系列独创性研究成果。在 国际核心刊物 PNAS、 Gastroe

2、nterology、 Nature Communications等发表的 13篇代表性论文 ， 多次 被包括 Science、 Cell、 Nature Genetics等国际权威学术刊物引 用 。这些成果对于认识 Primrose综合征、认知障碍和糖尿病等重大疾病的分子机制具有重要理论创新意义，并为相关疾病的诊治提供了新的理论基础。 此外，该项目培养了一批优秀的硕博士研究生，搭建了与国内外多家知名实验室间深层次合作研究的平台，也使该实验室的承载学科 -病理生理学获得了长足的发展。 该项目提 供的材料真实可信，特此推荐申报 2018 年 中华医学科技奖医学科学技术奖 一等奖 5.项目简介 ：

3、锌指蛋白 是 一类含有锌指 结构域 的 功能 蛋白 ，在 细胞增殖、分化 、 凋亡和功能等细胞生物学过程 中 发挥重要 的调节 作用 。不同种类和 成员 众多的锌指蛋白构成 了 庞大 的锌指蛋白超家族，约 占人类基因 的 3%。迄今为止 ， 该超家族的 大 多数 成员的 生物 学功能尚不清楚 。因此，锌指蛋白 被认为 是解析生命 活动 规律的 金 钥匙。 近十年来， 本 研究团队 围绕自主发现、 并 在国际上率先报道 的 新 基因 锌指蛋白 ZBTB20，利用在 国际上首次建立 的 全身性和组织特异性基因敲除小鼠模型 ， 首次系统揭示了 该分子 在 多种组织细胞中的 生理 功能 及其作用 机制

4、 ，取得了如下系列创新性成果，产生了重要国际影响：（ 1） 在 代谢方面， ZBTB20 是维持机体 血 糖稳态 的关键分子 。 ZBTB20 在 胰岛 细胞 中 高表达， 通过 抑制果糖 -1,6-二 磷酸酶 1(FBP1)的 基因转录，促进 其糖酵解、 ATP 生成及偶联的胰岛素分泌， 从而 调节血糖稳态。 （ 2） ZBTB20 是调节海马发育及其 认知功能的关键分子 。 ZBTB20 在 海马神经元中 特异 高表达 ，是 海马 CA1神经元 定向分化的 细胞命运 决定因子， 其缺失可导致 CA1 神经元 获得 皮层神经元 的 表型特征 ；同 时 ， 它在调节已 分化成熟 CA1 神经元

5、 的 学习记忆功能 中也发挥 重要 作用。 此外，我们发现ZBTB20 是调控垂体发育的关键分子， 揭示了 ZBTB20 调节催乳素基因表达、催乳素细胞定向分化与扩增的细胞与分子学基础 。 （ 3） ZBTB20 通过 调节 背根神经节 多种 伤害感受性神经元 的细胞 分化 及其 TRPV1、 TRPA1 和 TRPM8 等 痛觉感受 分子的表达水平，从而 调节 温度 、机械2 和 化学 等 刺激 相关 的痛觉感受。 （ 4） 在 转录调控机制方面， 还 发现 ZBTB20 是肝脏 甲胎蛋白（ AFP） 基因的 特异性转录抑制因子， 在 出生后肝脏 AFP 基因沉默中发挥关键作用， 并 明确了

6、 ZBTB20 抑制 AFP 基因转录 所结合 的 DNA 靶 序列 。 （ 5） 在 骨骼系统 ， ZBTB20 在 肥 大 软骨细胞 中 特异 高 表达， 通过抑制 转录因子 Sox9、间接促进 肥 大 软骨细胞 表达 VEGF，从而 促进长骨中肥大 软骨细胞区 域 的血管生成 以及 软骨内成骨 和 骨骼生长。 在 免疫系统 ， ZBTB20 通过抑制巨噬细胞中 Ia 的 基因转录， 正向调节 NFB 信号 通路 的 活化 ， 从而促进 LPS 等刺激导致的 非 特异性炎症反应。 以上系列 原创性研究成果 有力 推动了 ZBTB20 的生物学 功能研究 ，丰富了人们对 细胞 分化 调控 机

7、制及其相关 疾病的 病理机制的 认识 ， 为揭示 ZBTB20 基因 突变 、甲基化 与人类疾病的关系提供了重要的实验依据。 上述发现在 PNAS(3 篇 )、 Nat Commun（ 2篇） 、 Gastroenterology、 Elife、 Development、 J Physiol、Mol Cell Biol 等发表论文 13 篇，被包括 Cell、 Nature Genetics、 Nature Communications、 Nature Neuroscience 等学术 刊物 多次引用 ， 并得到 Gastroenterology、 Nature Reviews Immunol

8、ogy、Developmental Cell 等杂志上述评文章的高度评价，认为我们的工作是 AFP 研究领域的重大突破 ， ZBTB20 也 已被公认为调节海马发育和功能的关键因子 。 6.客观评价 本项目包括的五个方面的成果都属于国际上的首次发现，并获得重要的国际影响。具体概述如下： （ 1）有关“ ZBTB20 对于海马的胚胎发育和学习记忆功能的重要调控作用 ”在 国际优秀学术期刊 PNAS 和生理学领域权威期刊 J Physiol发表后， 基于我们和其他研究小组的发现，国际上的研究同行已经将 ZBTB20 作为参与调节海马分化和发育的重要分子（ Cell,2014,157: 1552），

9、 ZBTB20 已被别的实验室用作检测海马发育的标志分子并专门对我们发表的论文加以引用（ Nat Commun,2015,6:8896） 。 我们 自行制备的 ZBTB20 的单克隆抗体 ，在 E13.5 天即可检测出 ZBTB20 在海马的表达（ PNAS,2010），而其他实验室用市售抗体到 E16 天才能检测出（ Development,2007,134:1133），说明本课题组的抗体 在敏感性和特异性等方面 更佳。 另外我们在国际上 首次建立该分子的基因敲除小鼠 ，是 唯一拥有该分子自主研发模型小鼠的实验室 。 国外其他实验室研究 ZBTB20 对海马发育的影响时借助高表达的模型，目前

10、尚未见文献报道国内外其他实验室有 ZBTB20 敲除小鼠模型，我们直接利用 ZBTB20 敲除小鼠模型研究 ZBTB20 对海马发育的影响。我们借助于自身的动物模型优势建立了海马 CA1 区ZBTB20 特异性敲除小鼠模型，进一步研究了 ZBTB20 对学习记忆功能的影响。 我们的工作得到了国际同行的高度认可，目前 ZBTB20 已被公认为调节海马发育和功能的关键因子（ Nat Commun,2016,7:11102； Nat Neurosci 2018, 21:484）。 （ 2）有关“ ZBTB20 对糖代谢稳态的调节 ”的工作，不仅发现了 果糖 -1,6-二磷酸酶（ FBP1）是葡萄糖刺

11、激胰岛素分泌的重要负调节因子，也揭示了 ZBTB20 主要通过转录抑制 FBP1 基因表达的方式调节胰岛素分泌 。相关工作在胃肠病领域顶级杂志 Gastroenterology和内分泌3 领域权威杂志 Endocrinology发表后， 基于我们的文献报道，述评文章提出 FBP1 和 ZBTB20可以作为治疗 2 型糖尿病药物的潜在靶点（ Expert Opin Drug Discov,2014,9:1047）。 这是 国内外首次有关葡糖异生及其转录调节在 细胞内的研究报道，进一步丰富了胰岛素分泌调控的生理、病理机制，拓展了锌指蛋白 ZBTB20 的生物学功能 。 （ 3）有关“ ZBTB20

12、 通过调控伤害感受神经元 TRP 通道的表达，充当了伤害感受和痛觉的一个重要调控因子 ”的科学发现在 Nat Commun 发表后， 该结果被哈佛医学院疼痛研 究领域权威实验室引用，认为是参与调节神经元通道和受体表达的重要转录因子之一（ J Neurosci, 2015,35:5317） ，而且论文中部分结果已被英国谢菲尔德大学著名教授 Nassar MA 课题组作为他们实验结果的比照对象（ The percentage of capsaicin responders in our experiments is in agreement with others Nat Commun, 2014

13、 ）（ Sci Rep, 2017,7:45221）。 （ 4）有关“ ZBTB20 对 肝脏 甲胎蛋白 基因 转录的调控作用 ”在 PNAS 发表后，我们 提出 的 学术观点 ZBTB20 是介导肝脏 AFP 基因出生后转录失活 的 关键性转录抑制因子 分别 被Gastroenterology（ 2009,137:62） 和 Developmental Cell（ 2010,18:175） 述评文章所引用，被认为是 AFP 研究领域的重大突破。 目前 ZBTB20 已与另一转录因子 Zhx2 一起被认为是调控肝脏AFP 的两大转录抑制因子（ Seminars in Cancer Biolog

14、y,2011,21:21; Cell Reports, 2017,18:1499）。 （ 5）有关“ ZBTB20 对天然免疫的调节 ”在 PNAS 发表后 被 Natute Reviews Immunology（ 2016,16:35） 等杂志 所引用 。 此外，我们发现 ZBTB20 缺陷可导致垂体生长激素细胞减少和催乳素细胞完全缺失，表现为垂体功能严重低下，研究揭示了 ZBTB20 调节催乳素基因表达、催乳素细胞定向分化与扩增的细胞与分子学基础，由此提出了 ZBTB20 调节哺乳动物催乳素细胞定向分化的新机制。 项目组是国内外最早从事 ZBTB20 研究体系的建立及功能研究的团队， Pu

15、bmed 上能检录到 的研究 ZBTB20 功能 相关的 SCI 文章有 24 篇 （截止时间 2016 年 12 月 31 日） ，其中 13篇为本项目组发表 ， 是所有从事 ZBTB20 研究的实验室中发表论文数量最多、研究最为系统的实验室 ， 我们系统揭示了 ZBTB20 对海马发育与学习记忆、 糖代谢稳态 、痛觉感受、 垂体发育、 天然免疫等的重要 调节作用 ，并阐明了 AFP的转录调控机制，大大丰富了人们对 ZBTB20生物学功能的认识。 7.推广应用情况 ： 本项目涉及的 13 篇代表性论文被他人在 Cell、 Nature Genetics、 Nature Communicati

16、ons、Nature Neuroscience、 Nature Reviews Immunology、 Gastroenterology 等 SCI 刊物发表的论著 多次正面引用。 Primrose 综合征是一种罕见的先天性遗传缺陷综合征，患者的临床表现主要包括外耳骨化、骨骼发育异常、智力障碍、自闭症、特征性异常面容等多系统的症状，且多伴有糖尿病、耳聋、进行性肌萎缩等病变，这些表型与 ZBTB20 基因全身性敲除小鼠模型所具有的表型相似，高度提示 Primrose 综合征与 ZBTB20 基因突变相关。 2014 年，来自欧 洲的研究团队在4 本项目组关于 ZBTB20 系列报道 （ PNAS

17、,2008,105:10859; Mol Cell Biol, 2009,29:2804; PNAS, 2010, 107: 6510; Gastroenterology, 2012, 142: 1571） 的基础上，发现 ZBTB20 基因突变是 Primrose综合征的直接致病机制 （ Nat Genet, 2014,46:815） 。 8.知识产权证明目录 知识产权类别 知识产权具体名称 国家(地区 ) 授权号 授权日期 证书编号 权利人 发明人 发明专利 有效状态 授权发明专利 一种用于抑制肝脏脂肪合成和防治脂肪肝的新方法 中国 ZL201010222892.1 2015.03 160

18、8185 中国人民解放军第二军医大学 章卫平 , 周露婷，张晔，王燕，卢银忠，张海，谢志芳 有效 9.代表性论文目录 ： 1. Xie Z, Zhang H, Tsai W, Zhang Y, Du Y, Zhong J, Szpirer C, Zhu M, Cao X,Barton MC, Grusby MJ, Zhang WJ. Zinc finger protein ZBTB20 is a key repressor of alpha-fetoprotein gene transcription in liver. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008 Aug5;

19、105(31):10859-64. 2. Sutherland AP, Zhang H, Zhang Y, Michaud M, Xie Z, Patti ME, Grusby MJ, Zhang WJ. Zinc finger protein Zbtb20 is essential for postnatal survival and glucose homeostasis. Mol Cell Biol. 2009 May;29(10):2804-15. 3. Xie Z, Ma X, Ji W, Zhou G, Lu Y, Xiang Z, Wang YX, Zhang L, Hu Y,

20、Ding YQ, Zhang WJ. Zbtb20 is essential for the specification of CA1 field identity in the developing hippocampus. Proc Natl Acad Sci U S A. 2010 Apr 6;107(14):6510-5. 4. Zhang Y, Xie Z, Zhou G, Zhang H, Lu J, Zhang WJ. Fructose-1,6- bisphosphatase regulates glucose-stimulated insulin secretion ofmou

21、se pancreatic beta-cells.Endocrinology. 2010 Oct;151(10):4688-95. 5. Zhang Y, Xie Z, Zhou L, Li L, Zhang H, Zhou G, Ma X, Herrera PL, Liu Z, Grusby MJ, Zhang WJ. The zinc finger protein ZBTB20 regulates transcription of fructose-1,6-bisphosphatase 1 and cell function in mice. Gastroenterology. 2012

22、Jun;142(7):1571-1580.e6. 6. Ren A, Zhang H, Xie Z, Ma X, Ji W, He DZ, Yuan W, Ding YQ, Zhang XH, Zhang WJ. Regulation of hippocampus-dependent memory by the zinc finger protein Zbtb20 in mature CA1 neurons. J Physiol. 2012 Oct 1;590(19):4917-32. 7. Liu X, Zhang P, Bao Y, Han Y, Wang Y, Zhang Q, Zhan

23、 Z, Meng J, Li Y, Li N, Zhang WJ, Cao X. Zinc finger protein ZBTB20 promotes Toll-like receptor-triggered innate immune responses by repressing IB gene transcription. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Jul 2;110(27):11097-102. 8. Ren AJ, Wang K, Zhang H, Liu A, Ma X, Liang Q, Cao D, Wood JN, He DZ, Ding

24、 YQ, Yuan WJ, Xie Z, Zhang WJ. ZBTB20 regulates nociception and pain sensation by modulating TRP channel expression in nociceptive sensory neurons. Nat Commun. 2014 5 Nov 5;5:4984 9. Zhou G, Jiang X, Zhang H, Lu Y, Liu A, Ma X, Yang G, Yang R, Shen H, Zheng J, Hu Y, Yang X, Zhang WJ, Xie Z. Zbtb20 r

25、egulates the terminal differentiation of hypertrophic chondrocytes via repression of Sox9. Development. 2015 Jan 15;142(2):385-93. 10. Zhang H, Cao D, Zhou L, Zhang Y, Guo X, Li H, Chen Y, Spear BT, Wu JW, Xie Z, Zhang WJ. ZBTB20 is a sequence-specific transcriptional repressor of alpha-fetoprotein

26、gene. Sci Rep. 2015 Jul 15;5:11979. 11. Cao D, Ma X, Cai J, Luan J, Liu AJ, Yang R, Cao Y, Zhu X, Zhang H, Chen YX, Shi Y, Shi GX, Zou D, Cao X, Grusby MJ, Xie Z, Zhang WJ. ZBTB20 is required for anterior pituitary development and lactotrope specification. Nat Commun. 2016 Apr 15;7:11121. 12. Li L,

27、Gao L, Wang K, Ma X, Chang X, Shi JH, Zhang Y, Yin K, Liu Z, Shi Y, Xie Z, Zhang WJ. Knockin of Cre Gene at Ins2 Locus Reveals No Cre Activity in Mouse Hypothalamic Neurons. Sci Rep. 2016 Feb 2;6:20438. 13. Qu Z, Zhang H, Huang M, Shi G, Liu Z, Xie P, Li H, Wang W, Xu G, Zhang Y, Yang L, Huang G, Ta

28、kahashi JS, Zhang WJ, Xu Y. Loss of ZBTB20 impairs circadian output and leads to unimodal behavioral rhythms. Elife. 2016 Sep 22;5. pii: e17171 6 10.完成人情况，包括姓名、 排名、 职称、行政职务、 工作单位、完成单位，对本项目的贡献 姓名 排名 职称 行政职务 工作单位 完成单位 对本项目贡献 章卫平 1 教授 主任 海军军医大学 病理生理学教研室 海军军医大学 负责 项目的总体设计与 指导 实施。建立 了 ZBTB20基因敲除小鼠模型， 系统

29、分析了 ZBTB20在 神经、 肝脏、胰腺、 垂体、 骨骼 、 免疫 等 多 种 组织细胞中的时空表达特征、对细胞终末分化的调节作用及对基因转录的调控 机制 ； 揭示了 ZBTB20在 个体发育、学习 记忆 、 痛觉感受 、糖脂代谢 和 免疫应答 等 过程 中的 重要 生理 作用。 张 海 2 讲师 副主任 海军军医大学 病理生理学教研室 海军军医大学 负责小鼠表型分析及 基因转录调控研究 ， 分析 了 ZBTB20全身敲除小鼠的发育障碍和代谢异常表型， 解析了 ZBTB20对下游多个靶基因的转录调节 机制 。 任安经 3 副教授 / 海军军医大学 病理生理学教研室 海军军医大学 负责动物行为

30、和电生理分析 ，利用海马 CA1区特异性 ZBTB20敲除和伤害性感受神经元特异性 ZBTB20敲除小鼠模型，阐明了 ZBTB20在调控学习记忆及疼痛感知中的作用及其机制 谢志芳 4 副教授 / 海军军医大学 细胞生物教研室 海军军医大学 负责组织形态学分析，利用ZBTB20海马 CA1区特异性敲除 和软骨特异性敲除小鼠模型， 揭示了 ZBTB20对海马神经元和软骨细胞的命运决定和定向分化的调节作用 。 徐 璎 5 教授 主任 南京大学模式动物中心 南京大学 负责 生物节律实验 的设计与 指导 实施 ， 发现锌指蛋白 ZBTB20是调控小鼠早晚活动峰的关键分子 。 张 晔 6 副教授 / 海军

31、军医大学 病理生理学教研室 海军军医大学 负责胰岛细胞的功能分析，利用自行建立的胰岛细胞特异性ZBTB20敲除小鼠，阐明了 ZBTB20对胰岛素分泌和血糖稳态调节的机制。 曹冬梅 7 讲师 / 海军军医大学 病理生理学教研室 海军军医大学 负责垂体发育和功能的研究，利用 ZBTB20 全身敲除小鼠模型，从细胞和分子水平揭示 ZBTB20 调节垂体催乳素细胞谱系分化的机制 刘星光 8 副教授 / 海军军医大学 免疫 学教研室 海军军医大学 负责研究 ZBTB20 对天然免疫的调节， ZBTB20 可通过抑制 IB表达、调节成熟巨噬细胞的 NF-B活性及其免疫应答 7 11.完成单位情况，包括单位

32、名称 、 排名，对本项目的贡献 中国人民解放军第二军医大学为 该项目的 主要 依托单位。 依托单位大力扶持该项目组所在的学科的平台建设，除了提供校内仪器共享平台外，先后投入了数百万经费，为该项目组开展研究配备了多种硬件设备：包括建设容量达到 1500 个IVC 小鼠笼位的专用 SPF 动物房（通过上海市实验动物管理委员会认证）；配备了遥测体温的 Columbus小鼠能量代谢监测系统（ 2008 年购置，是当时国内引进的第二台代谢笼）；添置了小鼠无创心血管功能监测仪等动物实验平台、分析基因表达调控的分子生物学平台和分析形态结构的免疫组化平台等所需先进的仪器设备。 此外，依托单位还在 人才培养和学

33、科建设上大力投入。协助该项目组成功申请到了国家杰青、 973课题、 863课题、国自然重点项目、面上项目和国际合作项目等基金十余项，保证课题经费的合理使用，认真组织课题的中期汇报和总结。培养该项目组负责人章卫平教授成功入选国家“万人计划”科技创新领军人才、新世纪国家百千万人才工程国家级人选、科技部中青年科技创新领军人才、全军高层次科技创新拔尖人才等。还先后输送了十多名硕博士研究生，保障了该项目组科研工作的顺利开展。此外，还为该项目组开展对外合作交流、承办学术会议提供了坚实的后勤保障。 姓名 排名 职称 行政职务 工作单位 完成单位 对本项目贡献 陈玉霞 9 副教授 / 海军军医大学 病理生理学

34、教研 室 海军军医大学 协助 垂体发育和功能的研究，利用ZBTB20 全身敲除小鼠模型，从细胞和分子水平揭示 ZBTB20 调节垂体催乳素细胞谱系分化的机制 丁玉强 10 教授 / 同济大学医学院 解剖与神经生物学系 同济大学 协助指导 ZBTB20 调节痛觉 感受 中的作用及其机制 的 研究 杨 晓 11 教授 主任 军事医学科学院 生物工程研究所 军事医学科学院 协助指导软骨发育的研究 周光迪 12 实验师 / 海军军医大学 病理生理学教研室 海军军医大学 负责研究软骨发育， 提出 ZBTB20 可通过抑制 Sox9 表达 、间接 上调VEGF 表达 ，从而促进 肥大软骨细胞 终末分化 和软骨内成骨 瞿志鹏 13 讲师 / 南京大学模式动物中心 南京大学 负责 研究生物节律， 发现锌指蛋白ZBTB20 是调控小鼠早晚活动峰的关键分子 。 周露婷 14 主治医师 / 原济南军区总院 病理科 海军军医大学 协助研究 ZBTB20 对糖代谢稳态的调节 麻献华 15 实验师 / 海军军医大学 病理生理学教研室 海军军医大学 负责免疫组化实验，协助 垂体发育和功能的研究