我國科學家破解 紅細胞再障血液病發(fā)病機制
來源:科技日報 發(fā)布時間:2022-06-02 11:21:27
先天性純紅細胞再生障礙性貧血(DBA)是一種罕見的遺傳性的骨髓衰竭性疾病。中國醫(yī)學科學院血液病醫(yī)院(中國醫(yī)學科學院血液學研究所)石莉紅研究員、朱平研究員、竺凡主任、程濤教授從單細胞轉(zhuǎn)錄組水平解析了DBA患兒發(fā)病機制,闡明了糖皮質(zhì)激素治療有效的分子機理,同時發(fā)現(xiàn)I型干擾素在DBA臨床治療中可能存在巨大潛力。近日,該研究成果在線發(fā)表于國際期刊《細胞發(fā)現(xiàn)》。六成DBA患兒攜帶核糖體蛋白基因突變
據(jù)介紹,DBA臨床主要表現(xiàn)為1歲以內(nèi)發(fā)病的中重度貧血,骨髓紅系造血細胞明顯減少甚至缺失。約60%的DBA患兒攜帶核糖體蛋白基因雜合突變。
自20世紀60年代以來,糖皮質(zhì)激素一直是DBA臨床治療的一線藥物,然而長期應(yīng)用糖皮質(zhì)激素對患兒身高體重、內(nèi)分泌及免疫系統(tǒng)發(fā)育影響巨大,并且有20%左右的DBA患兒激素治療無反應(yīng),只能依靠持續(xù)輸血或者造血干細胞移植進行治療,給家庭、社會等造成了沉重的負擔。
“然而由于DBA患兒造血干細胞增殖分化而來的紅系祖細胞(BFU-E)數(shù)量極少,傳統(tǒng)研究方法難以利用如此微量的細胞來進行研究,因而無法解釋為什么核糖體蛋白基因雜合突變的特異性導致DBA患兒單純紅系造血衰竭,但對其他造血譜系卻沒有影響等諸多問題。”石莉紅介紹,同時,糖皮質(zhì)激素治療有效或者無效的分子生物學機制也沒有得到很好的解釋。
課題組收集了5例健康供者和11例包含初診、糖皮質(zhì)激素治療有效(GCR)及治療無效(GCNR)3種類型的DBA患兒骨髓樣本作為研究材料,利用流式細胞術(shù)分選BFU-E。使用單細胞轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)完成BFU-E的深度測序。
破解核糖體基因突變只累及紅系造血之謎
通過流式細胞術(shù)以及克隆形成實驗研究證實,相比健康供者,DBA患兒BFU-E比例降低且增殖能力差,凋亡增加。同時,課題組發(fā)現(xiàn)初診DBA患兒BFU-E更多進入S期(DNA復制期),細胞周期加快。當用糖皮質(zhì)激素治療后,激素治療有效患兒細胞周期減慢,BFU-E凋亡減少,但激素治療無效患兒變化不顯著。
基于以上研究,課題組認為,DBA患兒在出生后紅系造血需求增加的壓力下BFU-E細胞周期加快,被迫進入S期,DNA復制壓力增加,而由于核糖體蛋白基因雜合突變導致的核糖體蛋白單倍劑量不足,無法滿足細胞周期加快的需求,進而導致P53蛋白依賴及非依賴的凋亡信號通路激活,BFU-E凋亡增加。而糖皮質(zhì)激素可以通過減慢DBA患者BFU-E的細胞周期速度,以減少BFU-E凋亡,從而起到治療作用。
接下來課題組進一步對比了糖皮質(zhì)激素治療有效和無效患者的表達譜發(fā)現(xiàn),治療有效的患者I型干擾素水平表達大幅提升,并且可通過靶基因MYC調(diào)控核糖體生物合成,減弱核仁應(yīng)激。“造血干細胞紅系分化實驗證實,小劑量I型干擾素可促進BFU-E增殖,同時I型干擾素和糖皮質(zhì)激素可能存在協(xié)同效應(yīng)。”石莉紅介紹,RPS19(核糖體小亞基蛋白19的編碼基因)突變患者原代造血干細胞培養(yǎng)同樣證實,小劑量I型干擾素可使DBA患兒BFU-E凋亡減輕,紅系造血增加。
“我們通過這一系列研究提出了DBA發(fā)病的新機制:一方面,核糖體基因雜合突變導致蛋白質(zhì)合成供應(yīng)不足;另一方面,為滿足機體所需,DBA患者BFU-E被迫進入S期,需要進行大量DNA復制,這種‘供需’矛盾大幅提升復制壓力,導致DNA損傷,細胞凋亡。”石莉紅表示,此發(fā)現(xiàn)回答了核糖體基因雜合突變?yōu)楹翁禺愋詫е翫BA單純紅系造血衰竭的問題。(記者 陳 曦 通訊員 萬 揚)
責任編輯:邢敏