腭裂是最常见的出生缺陷之一,在全世界的发病概率大约为1‰—2‰,在我国的发生率大约为1.82‰,表现为上腭的软组织畸形,还常伴有不同程度的骨组织缺损和畸形。根据缺损发生部位,腭裂可以分为前端的硬腭裂（Hard Cleft Palate）和后端的软腭裂（Soft Cleft Palate）,其中硬腭裂可以根据其裂开的程度分为完全腭裂和不完全腭裂两种。腭裂不但给患儿带来严重的脸部畸形,而且影响患儿的语言、吞咽甚至听力,给患者及其家属以及医疗保健系统带来了沉重的负担。在哺乳动物胚胎发育过程中,导致腭裂产生的原因有遗传因素和环境因素,其中遗传因素占主要地位,已有多条信号通路被报道参与上腭板的发育过程。其中,Shox2基因在小鼠的上腭板前端特异性表达,属于组织特异性表达的转录因子。已有研究表明,在上腭板前端条件性敲除Shox2会引起不完全腭裂,其机制为Shox2促进上腭板的成骨分化。利用Shox2敲除小鼠前端上腭板测序数据分析后发现,包括Alx1在内的基因表达会显著下调。ALX基因家族对人类颅面部骨发育有重要的作用,该家族基因突变不仅会引起人类一种特殊的颅面部发育畸形--鼻额发育不良症状（Frontonasal dysplasia,FND）,其中ALX1与3型FND相关,而且在小鼠的缺失会造成四肢骨发育异常。然而,该基因对上腭板发育的影响还缺乏相关研究,因此本研究探究ALX1在小鼠上腭板发育中的作用。首先,基于前期Shox2的RNA-Seq和Ch IP-Seq分析,发现Alx1在Shox2敲除小鼠中表达下调,并且在小鼠10号染色体距离Alx1基因127kb处发现一段Shox2的结合信号。根据Real-Time PCR实验结果显示,对比Shox2Cre/+;Nkx2.5f/f小鼠,Shox2Cre/-;Nkx2.5f/f小鼠中Alx1表达显著下调。据此,我们认为在上腭板中Alx1受Shox2的调控。随后,我们构建了Alx1+/f条件性敲除小鼠,通过交配Wnt1-Cre和Alx1+/f小鼠获得在颅神经嵴来源的间充质细胞中Alx1突变的小鼠(Wnt1-Cre;Alx1f/f)。通过整体形态学观察发现,该小鼠出现中后端腭裂的不完全腭裂表型,并且在出生后的一天内死亡。通过切片组织形态学确认,敲除小鼠出现腭裂是由于腭突上抬后无法向中线生长而导致的,并非上腭板的相邻器官发育异常而间接影响到了上腭板形态发生。此外,我们检测了腭突中的细胞增殖、凋亡和神经嵴细胞迁移情况,发现在E13.5时腭突中的细胞增殖与凋亡水平均未发现异常,并且从颅神经嵴迁移来的间充质细胞在整体上也未发现减少现象。后聚焦于硬腭部分骨的发育,经整骨染色发现该小鼠的上颌骨出现部分缺失,并检测成骨细胞标志物SP7,发现在该小鼠上颌骨中SP7的表达范围缩小。该结果表明,Alx1基因在小鼠上腭板发育过程中通过影响上颌骨的正常形成,进而影响上腭的完整性。最后,根据SHOX2在上腭板中Ch IP-Seq分析所找到的特异性结合信号,我们将其命名为Alx1En。基于增强子瞬时活性报告系统,我们构建了Alx1En-Hsp68-Lac Z报告小鼠,在该小鼠上验证了Alx1En的活性特异性只出现在上腭板前端间充质中,并且在Shox2敲除小鼠中,Alx1En的活性也随之消失,证明了SHOX2蛋白结合在Alx1En上,随后通过染色质折叠,结合到Alx1启动子区域上,达到调控Alx1转录的作用。本研究通过组织形态学和生物信息学手段,从基因组非编码DNA角度,揭示了Shox2作为上游转录因子通过Alx1En结合到Alx1启动子区域,调控Alx1的转录激活;而Alx1调控着上腭板间充质细胞成骨相关基因的表达,完整的上颌骨保证了小鼠上腭板正常的形态发生。该研究对深入理解上腭板发育过程基因调控的精细分子机制及腭裂小鼠病理发生的机制,具有重要的科学意义。