T-box транскрипционный фактор Tbx1 важен для нормального развития и морфогенеза некоторые структур и органов головы, глотки и нервного гребня (Jerome and Papaioannou, 2001; Lindsay et al., 2001; Merscher et al., 2001). Гаплонедостаточность по TBX1 ассоциирована с DiGeorge/velocardiofacial синдромом, который наиболее часто вызывается микроделецией хромосомы 22q11.2 (Scambler,2010), хотя выделение мутаций в гене TBX1 были описаны (Yagi et al., 2003; Paylor et al., 2006; Torres-Juan et al.,2007). Одной из наиболее удивительных фенотипических аномалий у Tbx1^-/- эмбрионов мыши является несегментированный каудальный фарингеальный аппарат за счет аплазии каудального фарингеального кармана, которая ответственна за дефекты, такие как аплазия тимуса (Jerome and Papaioannou, 2001; Lindsay et al., 2001; Vitelli et al., 2002a). Фарингеальный аппарат - это преходящая структура у эмбрионов в середине беременности, которая дает несколько важных органов (Graham, 2003). Эта структура формируется за счет эвагинации серии фарингеальных карманов из энтодермы передней кишки и инвагинаций фарингеальной эктодермы, чтобы сформировать эктодермальные щели. Поскольку эктодермальные щели контактируют с энтодермальными карманами, то фарингеальная область подразделяется на самостоятельные сегменты, обозначаемые как фарингеальные дуги. Каждая фарингеальная дуга содержит артерию фарингеальной дуги, окруженную мезодермальной сердцевиной и происходящей из нервного гребня мезенхимой (Graham, 2003). Предыдущие исследования показали, что фарингеальные дуги образуются повторяющимся образом, при этом передняя дуга формирует первую, затем следует последовательное добавление более каудальных дуг (Tamarin and Boyde, 1977; Veitch et al., 1999; Crump et al., 2004). У мыши и человека можно различить 5 пар дуг (обозначаемых как I, II, III, IV и VI), которые разделены 4 парами фарингеальных карманов pharyngeal pouches (pp1-pp4) (Graham et al.,2005).

Эксперименты на эмбрионах кур и рыбок данио подтвердили, что образование фарингеальных карманов я. ключевым событием, которое управляет сегментацией фарингеального аппарата (Veitch et al., 1999; Crump et al., 2004). Образование фарингеальных карманов также предоставляет подходящую нишу для миграции клеток нервного гребня. Помимо продукции индуктивных сигналов, которые направляют миграцию клеток нервного гребня в аппарат (Begbie et al., 1999), эвагинации вперед и сливание фарингеальной эндодермы с эктодермой также, по-видимому, предоставляет физический барьер, который может влиять на инфильтрацию клеток нервного гребня фарингеальных дуг (Rizzoti and Lovell-Badge, 2007). Несмотря на эту безусловно критическую роль для фарингеальной энтодермы, механизмы, контролирующие морфогенез карманов изучены не полностью. Tbx1, по-видимому, является ключевым игроком в формировании фарингеальных карманов; однако т.к. он экспрессируется в фарингеальной эктодерме, энтодерме и мезодерме, то неясно действительно ли Tbx1 в энтодерме непосредственно контролирует морфогенез карманов. Помимо Tbx1, эксперимент ы на рыбках данио выявили участие FGFs, в частности, Fgf3 и Fgf8, в формировании карманов (Crump et al., 2004). Исследования на мышиных эмбрионах показали, что образование фарингеальных карманов нарушено у гипоморфных по Fgf8 эмбрионов (Abu-Issa et al., 2002; Frank et al., 2002). Fgf3-/-; Fgf10-/- мышиные эмбрионы обнаруживают тяжелую гипоплазию 4-ой фарингеальной дуги (Urness et al., 2011), а эмбрионы, гомозиготные по гипоморфной мутации Fgfr1 обнаруживают гипоплазию второй фарингеальной дуги (Trokovic et al., 2003). Эти исследования подтверждают важную роль передачи сигналов FGF в фарингеальной сегментации у мышей. Эти FGF лиганды продуцируются и эпителиальной (энтодермальной и эктодермальной) и мезодермальной тканями в развитии фарингеальной области и, скорее всего, участвуют в обеспечении сложных, перекрестно-регуляторных взаимодействий между этими тканями вовремя фарингеального морфогенеза. Функция доменов энтодермальной экспрессии Fgf3 и Fgf8 не установлена и роль активации FGF рецепторов и передачи сигналов FGF в фарингеальной энтодерме неизвестна.

Ряд наблюдений подтверждает, что передача сигналов Tbx1 и FGF функционально связаны. Vitelli et al. (2002b) показали, что экспрессия Fgf8 в фарингеальной энтодерме теряется у Tbx1^-/- эмбрионов, указывая, что Tbx1 действует выше Fgf8. Хотя гипоплазия артерии 4-ой фарингеальной дуги существенно усиливается у Tbx1+/-; Fgf8+/- эмбрионов по сравнению с Tbx1+/- и Fgf8+/- эмбрионов, фарингеальная сегментация не была оценена у этих мутантов (Vitelli et al., 2002b). Brown et al. (2004) сообщили, что делеция Fgf8 в Tbx1 -экспрессирующих клетках Tbx1-Cre трансгенной линии привела к гипоплазии тимуса и ряду сердечно-сосудистых дефектов. Недавнее исследование Vitelli et al. (2010) также подтвердило, что уменьшение экспрессии Fgf8 вносит вклад в дефекты тракта оттока у Tbx1-/- эмбрионов. Делеция обусловленного аллеля Tbx1 из фарингеальной энтодермы с использованием линии Foxg1-Cre, дающей эмбрионов с несегментированным каудальным регионом, который лишен экспрессии Fgf3 и Fgf8 (Arnold et al., 2006). Однако, Tbx1 находится также выше генов FGF в мезодерме и Tbx1, Fgf8 и Fgf10 гены взаимодействуют вовремя ремоделирования артерий фарингеальных дуг (Aggarwal et al., 2006). Итак, эти исследования четко помещают Tbx1 выше экспрессии генов FGF и показывают, что уменьшение экспрессии или передачи сигналов генов FGF ответственно за некоторые сердечно-сосудистые и тимусные фенотипы, ассоциированные с дефицитом Tbx1, но тканеспецифические потребности неясны. В частности, функциональное значение потери экспрессии гена Fgf8 в фарингеальной энтодерме Tbx1-дефицитных эмбрионов неизвестно.

Мы устраняли экспрессию Tbx1 специфически в фарингеальной энтодерме, оставляя др. домены экспрессии интактными. Эффект делеции Tbx1 на экспрессию двух FGF лигандов, FGF3 и FGF8, и исследовали способность Tbx1 -дефицитной энтодермы реагировать на сигналы FGF.