敲除 Myb 远端增强子：解锁 β- 地中海贫血潜在治疗新靶点

为探究 HBS1L-MYB 区域变异作用，研究人员构建 Myb -81kb 增强子敲除小鼠模型，发现其可改善 β- 地中海贫血表型。

　　

地中海贫血治疗困境与新希望：Myb 增强子研究探秘

地中海贫血（thalassemia）是一种常见的遗传性血液疾病，全球有大量患者深受其扰。其中，β- 地中海贫血患者的 β- 珠蛋白（β-globin，HBB）基因存在缺陷，导致血红蛋白（hemoglobin）合成异常，引发贫血等一系列症状。目前的治疗方法存在诸多局限，寻找新的治疗靶点迫在眉睫。

全基因组关联研究（Genome-wide association studies，GWAS）已发现许多与人类疾病相关的遗传变异，大多位于基因组的非编码区域，尤其是在假定的增强子中。HBS1L-MYB 基因间区域的多个单核苷酸多态性（SNPs）与临床红细胞参数相关，包括胎儿血红蛋白（fetal hemoglobin，HbF）水平，这一特征影响着 β- 地中海贫血等疾病的严重程度。然而，这些非编码 GWAS 变异的功能评估进展缓慢，因为绝大多数基因组增强子的功能尚未明确，阻碍了对疾病易感性变异的解读。此前研究虽指出 MYB -84kb 增强子（小鼠中为 Myb -81kb 增强子）可能与相关性状有关，但单个 MYB 远端增强子在 MYB 表达调控中的作用，以及其是否与遗传性胎儿血红蛋白持续存在（hereditary persistence of fetal hemoglobin，HPFH）表型和缓解 β- 地中海贫血严重程度存在因果关系仍不清楚。

为解开这些谜团，来自法国蒙彼利埃大学（Univ Montpellier）、荷兰鹿特丹伊拉斯姆斯大学医学中心（Erasmus MC）等机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上，为 β- 地中海贫血的治疗带来了新的希望。

关键技术助力研究突破

在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术。基因敲除技术方面，通过在胚胎干细胞（ES cells）中进行同源重组，构建了 Myb -81kb 增强子敲除（Myb -81kb enh^KO）小鼠模型，以此来研究该增强子缺失后的影响。染色质可及性分析借助 ATAC-Seq 技术，研究人员分析了不同造血细胞类型中染色质的开放状态，确定了 Myb -81kb 增强子的组织特异性。定量逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）则用于检测基因的表达水平，帮助研究人员了解 Myb 基因及相关珠蛋白基因在敲除小鼠中的表达变化。

研究结果解读

1. Myb -81kb 增强子的独特特征：小鼠 Myb 基因受多个远端增强子控制，其中 Myb -81kb 增强子与人类 MYB -84kb 增强子高度保守。该增强子除了结合 GATA1/LDB1 复合物外，还独特地结合 KLF1，且在红细胞系中特异性开放染色质，显示出红细胞（erythroid）特异性活性。
2. Myb -81kb enh^KO小鼠的红细胞表型变化：在胚胎期，敲除小鼠的胎儿肝脏中 c-Kit⁺祖细胞水平下降，红细胞成熟受到一定影响，成熟红细胞产生减少或延迟。成年后，骨髓中未成熟造血细胞部分未出现明显改变，但巨核细胞 - 红细胞双潜能祖细胞（MEPs）数量减少，Ter119⁺红细胞群体比例增加。不过，红细胞成熟指数与对照小鼠相似，表明敲除该增强子未全局损害造血功能。
3. 对红细胞参数及贫血恢复的影响：Myb -81kb enh^KO成年小鼠的平均红细胞体积（MCV）显著增加，这与人类 HBS1L - MYB 基因间变异导致的情况相似。在诱导溶血性贫血实验中，敲除小鼠的贫血恢复延迟，但最终能完全恢复，不过 MCV 在恢复过程中始终高于对照小鼠，提示敲除该增强子会损害祖细胞在急性贫血应激后的增殖能力。
4. 对珠蛋白基因表达的影响：在 Myb -81kb enh^KO小鼠的胎儿肝脏细胞中，Myb 表达水平下降，同时胚胎期 β 样珠蛋白基因（Hbb - bh1、Hbb - y）表达上调，成年珠蛋白基因（β - 珠蛋白 Hbb - b1、Hbb - b2 和 α - 珠蛋白 Hba - a1）表达显著降低。这表明敲除该增强子会导致珠蛋白转换受损，成年珠蛋白表达减少。
5. 对 β- 地中海贫血小鼠表型的改善作用：研究人员将 Myb -81kb enh^KO小鼠与 β- 地中海贫血小鼠模型（Hbb^th1/th1）杂交后发现，双敲除小鼠的脾肿大明显减轻，红细胞计数、血细胞比容和总血红蛋白水平等有所增加。虽然这些参数未恢复到野生型水平，但表明敲除 Myb -81kb 增强子能在一定程度上改善 β- 地中海贫血的表型。

研究结论与意义

这项研究首次明确了 Myb -81kb 增强子在体内红细胞发育、稳态和应激红细胞生成以及疾病中的作用。研究表明，Myb -81kb 增强子具有红细胞特异性，其缺失虽不会导致小鼠死亡，但会影响红细胞的发育和功能，改变珠蛋白基因的表达。在 β- 地中海贫血小鼠模型中，敲除该增强子能改善疾病表型，这为 β- 地中海贫血的治疗提供了新的潜在靶点和理论依据。不过，目前仍不清楚 Myb -81kb 增强子变异与胎儿珠蛋白重新激活之间的具体机制，以及 Myb 表达水平的轻微降低如何在体内产生这些适度的表型改善。未来还需要进一步研究，以深入了解 MYB 在终末红细胞分化和 β- 血红蛋白病中的调控机制，为开发更有效的治疗方法奠定基础。