我們在理解紅細(xì)胞如何發(fā)育方面取得了突破

通過深入研究Diamond-Blackfan貧血的分子基礎(chǔ)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一個新的發(fā)現(xiàn)，即最早的血細(xì)胞形態(tài)(即造血干細(xì)胞)驅(qū)動著成熟紅細(xì)胞的發(fā)育。

歷史上第一次，一種叫做核糖體的細(xì)胞機(jī)器參與了血液干細(xì)胞的分化，核糖體在身體的每個細(xì)胞中產(chǎn)生蛋白質(zhì)。發(fā)表在今天的《細(xì)胞》雜志上的研究結(jié)果揭示了一種潛在的治療鉆石黑粉貧血的新方法。他們還支持了波士頓兒童醫(yī)院近80年的研究工作和幾代科學(xué)家。

Diamond-Blackfan貧血是一種嚴(yán)重且罕見的先天性血液疾病，由美國醫(yī)學(xué)博士Louis Diamond和波士頓醫(yī)學(xué)博士Kenneth Blackfan于1938年首次描述。這種疾病會破壞紅細(xì)胞的產(chǎn)生，影響全身的氧氣輸送，導(dǎo)致貧血。40年前，波士頓兒童醫(yī)學(xué)博士大衛(wèi)內(nèi)森確定，這種疾病特別影響血液干細(xì)胞成為成熟紅細(xì)胞的方式。

隨后，近30年前，波士頓兒童醫(yī)學(xué)博士斯圖爾特奧金(Stuart Orkin)發(fā)現(xiàn)，一種名為GATA1的蛋白質(zhì)是血紅蛋白產(chǎn)生的關(guān)鍵因素，而血紅蛋白是紅細(xì)胞中運(yùn)輸氧氣所必需的蛋白質(zhì)。有趣的是，近年來的基因分析顯示，一些Diamond-Blackfan患者的突變阻礙了GATA1的正常產(chǎn)生。

目前，這個謎題的最后幾個部分——Diamond Blackfan貧血的原因——在分子水平上以及核糖體和GATA1是如何參與的——最終由波士頓兒童科學(xué)學(xué)會的另一名成員、新《細(xì)胞》論文的資深作者、醫(yī)學(xué)博士Vijay Sankaran解決。

Dana-Farber/波士頓兒童癌癥和血液疾病中心的血液學(xué)家/腫瘤學(xué)家和首席研究員Sankaran說：“這種疾病如何工作的大部分歷史都是在波士頓兒童醫(yī)院寫的?！艾F(xiàn)在，我們可以進(jìn)入下一個研究時代——我們能做些什么來治療它？”

從自然錯誤中學(xué)習(xí)。

之前的研究發(fā)現(xiàn)，很多鉆石黑粉貧血患者的核糖體蛋白基因發(fā)生了突變。但問題依然存在：這些突變是否與GATA1有關(guān)，為什么它們只會破壞紅細(xì)胞的成熟？在Diamond-Blackfan中，盡管核糖體蛋白或GATA1基因發(fā)生突變，但其他成熟血細(xì)胞——如血小板、t細(xì)胞和b細(xì)胞——仍然表現(xiàn)良好。

Sankaran說：“核糖體蛋白突變是否會改變核糖體組成或核糖體數(shù)量是有爭議的?！拔覀儸F(xiàn)在知道是后者?！?

Sankaran和他的團(tuán)隊通過仔細(xì)檢查Diamond-Blackfan貧血患者的人體細(xì)胞樣本，發(fā)現(xiàn)血細(xì)胞前體中核糖體的數(shù)量直接影響了它們產(chǎn)生有效水平GATA1的能力，如果你還記得的話，GATA 1需要產(chǎn)生血紅蛋白和紅細(xì)胞。

現(xiàn)在，在將所有片段結(jié)合在一起后，Sankaran和他的團(tuán)隊清楚地發(fā)現(xiàn)，減少核糖體的數(shù)量會削弱血液干細(xì)胞中GATA1蛋白的輸出，從而削弱它們向成熟紅細(xì)胞的分化。

基因治療的機(jī)會。

他們的發(fā)現(xiàn)支持了早期血液干細(xì)胞中GATA1蛋白的存在有助于它們分化為紅細(xì)胞的假設(shè)。如果沒有足夠的核糖體來產(chǎn)生足夠的GATA1蛋白，這些早期細(xì)胞根本不會收到變成紅細(xì)胞的信號。

?？ㄌm說：“這提出了一個問題，即我們能否設(shè)計一種基因療法來克服GATA1缺乏癥?！拔覀儸F(xiàn)在對這種方法非常感興趣，相信可以做到?！?

盡管來自匹配捐獻(xiàn)者的骨髓移植可以治療Diamond-Blackfan貧血，但Sankaran說，基因治療將是有益的，因為它將使用患者自己的工程細(xì)胞，并避免與移植物抗宿主病相關(guān)的危險風(fēng)險。

?？ㄌm說：“我認(rèn)為，只要我們仔細(xì)觀察自己的病人，我們就能理解發(fā)育生物學(xué)?！盎蝈e誤可以讓我們有機(jī)會挑出復(fù)雜的健康狀況，并發(fā)現(xiàn)它們之間的相互關(guān)系。”

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