中国科学家破解红细胞再生障碍性贫血发病机制

先天性纯红细胞再生障碍性贫血(DBA)是一种罕见的遗传性骨髓衰竭疾病。中国医学科学院血液病医院(中国医学科学院血液研究所)的施立红教授、朱平教授、诸樊主任、程涛教授从单细胞转录组水平分析了儿童DBA的发病机制，阐明了有效糖皮质激素治疗的分子机制，发现I型干扰素可能在临床治疗DBA方面具有巨大潜力。近日，该研究成果在线发表在国际期刊《细胞发现》上。

60%的DBA儿童携带核糖体蛋白基因突变。

据介绍，DBA的临床表现为1岁以内中重度贫血，骨髓红系造血细胞明显减少甚至缺失。大约60%的DBA儿童携带核糖体蛋白基因杂合突变。

自20世纪60年代以来，糖皮质激素一直是临床治疗DBA的一线药物。但长期应用糖皮质激素对儿童的身高体重、内分泌和免疫系统发育影响很大，约20%的DBA儿童对激素治疗无反应，只能依靠持续输血或造血干细胞移植进行治疗，给家庭和社会造成了沉重的负担。

“然而，由于DBA患儿造血干细胞增殖分化而来的红系祖细胞(BFU-E)数量较少，传统的研究方法很难使用如此少量的细胞进行研究。因此无法解释为什么核糖体蛋白基因杂合性突变的特异性会导致DBA儿童的纯红系造血功能衰竭，而对其他造血谱系没有影响，以及其他许多问题。”施立红介绍，同时，糖皮质激素治疗有效或无效的分子生物学机制尚未得到很好的解释。

研究组收集了5名健康供体和11名DBA患儿(包括新诊断的、有效糖皮质激素治疗(GCR)和无效糖皮质激素治疗(GCNR))的骨髓样本作为研究材料，并通过流式细胞仪分选BFU-E。利用单细胞转录组测序技术完成BFU-E的深度测序。

解开了核糖体基因突变只涉及红细胞生成的谜团。

流式细胞术和克隆形成实验结果显示，与健康供体相比，DBA患儿BFU-E比例降低，增殖能力差，凋亡增多。同时，研究小组发现，新诊断的DBA儿童中BFU-E进入更多的S期(DNA复制期)，细胞周期加快。糖皮质激素治疗后，激素治疗有效的患儿细胞周期减慢，BFU-E凋亡减少，而激素治疗无效的患儿无明显变化。

基于上述研究，课题组认为，出生后，DBA患儿由于红细胞生成增加的压力，被迫进入S期，DNA复制的压力增大。然而，由于核糖体蛋白基因的杂合突变，核糖体蛋白的单剂量不足，不能满足细胞周期加速的需求，导致P53蛋白依赖性和非依赖性凋亡信号通路激活，BFU-E凋亡增加。糖皮质激素可通过减慢DBA患者BFU-E的细胞周期速率来减少BFU-E的凋亡，从而发挥治疗作用。

接下来，研究组进一步比较了糖皮质激素治疗有效和无效患者的表达谱，发现有效治疗患者的I型干扰素表达显著增加，靶基因MYC可以调节核糖体生物合成，降低核仁应激。“造血干细胞红系分化实验证实，小剂量I型干扰素可促进BFU-E增殖，I型干扰素与糖皮质激素之间可能存在协同作用。”据施立红介绍，RPS19(核糖体小亚基蛋白19的编码基因)突变患者的原代造血干细胞培养也证实了低剂量干扰素I可以减少DBA儿童的BFU-E凋亡，增加红细胞生成。

“通过这一系列研究，我们提出了DBA发病的新机制：一方面，核糖体基因的杂合突变导致蛋白质合成供给不足。