汤越峰博士：破解先天性纯红细胞再生障碍性贫血机制之谜

摘要：2024年12月7日至10日，第66届美国血液学会（ASH）年会在美国圣迭戈隆重召开，全球血液学专家学者齐聚一堂，共同对血液领域最新研究进展进行深入探讨与交流。在本次ASH盛会上，Hofstra-Northwell Donald & Barbara Zucke

编者按：2024年12月7日至10日，第66届美国血液学会（ASH）年会在美国圣迭戈隆重召开，全球血液学专家学者齐聚一堂，共同对血液领域最新研究进展进行深入探讨与交流。在本次ASH盛会上，Hofstra-Northwell Donald & Barbara Zucker医学院汤越峰博士分享了其团队在先天性纯红细胞再生障碍性贫血[Diamond-Blackfan Anemia（DBA）]领域的最新研究成果（O195），为揭示先天性纯红细胞再生障碍性贫血的发病机理提供新视角，也为开发新型治疗策略奠定了坚实基础。《肿瘤瞭望-血液时讯》特邀汤越峰博士进行深度解读，以飨读者。

研究内容

大、小核糖体亚基通过差异调控造血干细胞来调节胎儿造血

O195 Hematopoietic Stem Cells Supporting Fetal Erythropoiesis Are Differentially Regulated By Small and Large Ribosomal Subunits

先天性纯红细胞再生障碍性贫血又名Diamond-Blackfan Anemia（DBA），是一种先天性骨髓衰竭综合征，通常与核糖体基因突变相关，导致核糖体亚基成分减少，进而引发核仁应激和p53激活。临床上，DBA通常在出生后几个月内发病，特征为巨细胞性贫血、网织红细胞减少以及骨髓中红细胞前体减少。患者还可能表现出其他造血谱系缺陷，提示造血干细胞和/或祖细胞缺陷。然而，目前尚不清楚这些缺陷是否普遍存在于所有核糖体蛋白（RP）突变中，还是特定于大核糖体亚基与小核糖体亚基。此外，由于缺乏具有临床相关性的核糖体病小鼠模型，RP在胎儿造血中的作用尚不清楚。

为解决这些问题，我们利用CRISPR/Cas9技术构建了Rps19fl/fl和Rpl5fl/fl条件性小鼠模型——代表DBA中最常见的突变基因型——并将其与Vav-iCre小鼠杂交。Vav-iCre;Rps19fl/+小鼠再现了DBA的临床特征，包括巨细胞性贫血和网织红细胞减少，并于出生后第10天（P10）因骨髓衰竭且无脾脏应激性红细胞生成而死亡。这些小鼠在E17.5时造血干细胞和祖细胞（HSPC）逐渐耗竭，导致爆式红系集落形成单位（BFU-E）阶段红细胞数量减少40%。E17.5时，终末红细胞分化的流式细胞术分析进一步显示嗜碱性红系前体细胞数量减少30%。与Vav-iCre;Rps19fl/+小鼠不同，Vav-iCre;Rpl5fl/+小鼠在出生前因严重贫血而死亡。它们与Rps19单倍体不足小鼠也有显著差异，表现为HSPC逐渐扩张。相反，Rpl5单倍体不足小鼠存在严重红细胞生成缺陷，表现为BFU-E和CFU-E红细胞祖细胞积累，且E17.5时嗜碱性红系前体细胞数量减少70%。

为阐明Rps19和Rpl5单倍体不足小鼠中特定HSPC表型的机制，我们对E13.5胎儿肝脏进行单细胞RNA测序（scRNAseq）分析。虽然Vav-iCre;Rps19fl/+小鼠在每个细胞群均表现出转录组的整体改变，但Vav-iCre;Rpl5fl/+小鼠仅从原红细胞阶段开始表现出红细胞谱系细胞的缺陷。比较分析发现，编码核心RPL40核糖体蛋白的Uba52为差异调控基因，且蛋白质印迹分析证实两种模型中RPL40表达均降低，但程度不同。RPL40与翻译延长相关。我们在Rps19模型中观察到翻译加速，同时ckit+群体中翻译延长因子eEF2的磷酸化减少，这与多核糖体分析结果一致。至E17.5时，翻译起始因子eIF2α和翻译延长因子eEF2的磷酸化均降低，表明突变小鼠中翻译增加。同时，我们观察到这两种模型中mTOR信号降低。

此外，Vav-iCre;Rps19fl/+胎儿肝脏表现出p53通路激活，与临床发现一致。然而，令人惊讶的是，Runx1（一种介导核糖体生成的转录因子）表达显著增加。重要的是，p53和Runx1通路的激活在Rps19单倍体不足小鼠发生的病理性造血中发挥了关键作用，因为条件性敲除p53或Runx1中的任一基因均可挽救红细胞缺陷。敲除一个或两个Runx1等位基因可显著挽救胎儿HSPC缺陷，但完全挽救胎儿HSC耗竭并预防Vav-iCre;Rps19fl/+小鼠新生儿致死性需要p53完全缺失。

综上所述，研究揭示了Rps19和Rpl5在胎儿造血中的不同需求，并为核糖体蛋白单倍体不足导致DBA的机制提供了新见解。

研究者解读

汤越峰博士：DBA是一种婴儿期发病的先天性疾病，通常在出生后几个月内即可被诊断出来，其主要症状为贫血。尽管DBA的遗传性质已经明确，但其具体发病机理至今仍未完全阐明。

为了更深入探究DBA发病机理，我们实验室成功构建了两种动物模型，分别模拟核糖体大亚基和小亚基的突变情况，这两种模型均很好再现DBA的临床特征。经过研究，我们发现在涉及核糖体大亚基突变的模型中，红细胞生成过程出现明显障碍，导致红细胞数量显著减少。而在核糖体小亚基突变的模型中，造血干细胞存在严重缺陷从而阻碍红细胞的正常生成，进而诱发贫血症状。以上研究成果为深入理解DBA的发病机理提供了新视角，也为未来开发更有效的治疗方法奠定了坚实的基础。

重要的是，我们观察到在敲除p53基因后，这两个动物模型所展现的贫血症状均出现了显著缓解，其生理状态几乎恢复至正常状态。据此，从疾病发病机制的层面可以合理推断，这些疾病模型所呈现的贫血症状与p53的激活状态密切相关。这一重要发现为未来的临床研究奠定了坚实的实验基础。目前，已存在针对p53进行干预的治疗药物，而该研究成果则为这些药物在DBA中的潜在应用提供了强有力的直接证据。

此外，我们还注意到Runx1在Rps19模型中呈现高度激活状态。当Runx1基因被敲除后，Rps19模型造血干细胞缺失得到积极挽救。这一发现进一步拓宽了我们对造血干细胞损伤机制的理解，同时也为未来的治疗策略提供了新的潜在靶点。

基于动物模型所开展的研究可为未来深入的临床探索奠定坚实的基础。通过对这些动物模型的全面剖析，我们已经开展针对p53的药物干预并能够显著改善动物模型的病理表现，充分展现出其潜在的临床治疗价值。鉴于此，我们未来将着手开展一系列研究，将p53抑制剂引入动物模型中，以进一步验证其是否能够切实有效地逆转动物模型的病理状态，从而为其在临床上的应用提供更为充分的证据支持。然而，我们也必须认识到，p53的抑制可能会有引发癌症的风险。因此，在后续研究规划中，我们将深入探索p53下游信号通路，力求精准识别既能发挥治疗效用，又能有效规避癌症风险的特定机制。

总结

该研究借助动物模型深入剖析了DBA的发病机理，明确了p53及Runx1在其中的关键作用，为DBA的治疗提供了新的视角和潜在靶点。未来，汤越峰博士团队将继续探索p53抑制剂和p53下游信号通路在DBA治疗中的应用潜力，并致力于发现既能有效治疗DBA又能避免癌症风险的机制，相信这些努力将为DBA的治疗开辟新的道路。