广医三院孙筱放、唐道林教授连发多项成果

　　

生物通报道：广州医科大学博士生导师、广州妇产科研究所副所长、广东省产科重大疾病重点实验室主任孙筱放教授，长期从事干细胞基础研究和遗传病的精准医学研究。自2014年唐道林教授从美国匹兹堡大学引入广州医科大学之后，开始与孙筱放教授团队深入合作，主要从事损伤相关模式分子与细胞死亡分子机制的研究。双方紧跟国际前沿，深入研究了铁死亡的调控机制，先后多次在高影响因子的国际一流期刊上发表自噬和铁死亡研究的系列成果。近期就有一系列研究成果发表在《Hepatology》、《Autophagy》、《Scientific Reports》和《Journal of Biological Chemistry》等国际学术期刊。

2016年3月25日，国际肝癌研究学术期刊《Hepatology》在线发表了孙筱放教授团队与唐道林教授的最新研究成果，题为“Metallothionein-1G Facilitates Sorafenib Resistance through Inhibition of Ferroptosis”。研究首次证明了金属硫蛋白1G(MT-1G)抑制铁死亡，参与索拉非尼肿瘤耐药的形成。研究探讨自噬和铁死亡在肿瘤耐药和遗传性疾病发病的机制，为通过铁死亡治疗肿瘤和遗传性疾病奠定了理论基础。

自噬是一种进化上保守的降解途径，可保持体内平衡。铁死亡（Ferroptosis）是一种新型的调节性细胞死亡，其特征是从积累的铁产生活性氧和脂质过氧化。然而，在基因水平上自噬和铁死亡之间的关系，仍不清楚。2016年5月4日在国际著名期刊《Autophagy》上发表的一项研究中，孙筱放教授和唐道林教授带领的研究小组表明，在纤维母细胞和癌细胞中，自噬通过降解铁蛋白而有助于铁死亡。Atg5（自噬相关5）和Atg7的基因敲除或沉默，可限制erastin诱导的铁死亡，伴随着较低的细胞内铁离子水平，以及脂质过氧化。值得注意的是，在铁死亡中，NCOA4（核受体辅激活因子4）是一种选择性的运载受体，可用于铁蛋白（即ferritinophagy）的选择性自噬。同样，NCOA4的遗传抑制，可抑制铁蛋白降解，并抑制铁死亡。相反，NCOA4的过度表达可增加铁蛋白的降解，并促进铁死亡。这些研究结果，对于自噬和调节性细胞死亡之间的相互作用，提供了新的见解。

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β-地中海贫血，是由β-珠蛋白（HBB）基因中的点突变或小缺失引起的，最终会导致贫血。制备来自于患者体细胞的诱导性多能干细胞（iPSCs），结合随后的同源重组为基础的基因校正，为治疗这种疾病提供了新的方法。CRISPR/Cas9是一种基因组编辑工具，因治疗人类疾病（特别是遗传性疾病）在科学界引起了轰动。2016年9月1日，孙筱放教授和唐道林教授带领的研究小组在Nature子刊《Scientific Reports》发表一项研究报道称，他们利用CRISPR/Cas9工具校正患者特异性iPSCs中的β-地中海贫血突变，可促进体内的造血分化。CRISPR/Cas9纠正的iPSC源造血干细胞（HSCs）被注入非致死量照射的NOD scid-IL2Rg−/− (NSI)小鼠体内。在NSI小鼠中，研究人员在造血分化之后在这些HSCs中观察到了HBB表达。重要的是，在这些HSCs注入NSI小鼠后的10周时，研究人员在其肝脏、肺部、肾脏或骨髓中没有发现肿瘤。总而言之，这些研究结果表明，CRISPR/Cas9成功地纠正了患者特异性iPSCs中的β-地中海贫血突变。在小鼠体内，这些CRISPR/Cas9纠正的iPSC源HSCs表达正常的HBB，而没有致瘤风险，从而表明这是地中海贫血个性化治疗的一种安全策略。

另外，在今年6月份，孙筱放教授带领的研究小组，通过突变特异性的CRISPR/Cas9 gRNA和ssODNs，纠正了β-地中海贫血iPSCs中的HBB CD41/42(-CTTT)突变。在纠正后，iPSCs仍然保留多能性和多向分化能力。全外显子组测序表明，与iPSCs中基因编辑相关的突变负载是最低的。当纠正的iPSCs分化成红细胞时，研究人员验证了HBB蛋白表达的恢复。这些结果表明，ssODNs与CRISPR/Cas9介导的基因组编辑相结合，能够纠正一个人类遗传突变，并对于未来的治疗程序是有用的。这项研究结果发表在国际著名学术期刊《Journal of Biological Chemistry》。相关阅读：广州医科大学用CRISPR纠正地贫突变。

（生物通：王英）

注：孙筱放，女，教授，博士生导师，享受国务院特殊津贴专家。主要从事生殖遗传学以及再生医学领域的临床基础研究工作。作为项目负责人承担国家自然基金重点项目及多项面上项目，率先在国际上建立了β－地中海贫血的iPS细胞系，成功在美国科学院杂志（PNAS)首篇发表了ips对β－地中海贫血基因治疗的新方法。建立了多株羊水来源的的诱导多能性干细胞系，探索了产前治疗的新模式。已建立多株各种类型人的胚胎干细胞系（包括正常核型、异常核型及孤雌),大大丰富了中国人群胚胎干细胞资源库。

唐道林博士目前是美国匹兹堡大学外科系研究助理教授，匹兹堡大学肿瘤研究所损伤模式分子中心基础部主任和学术带头人，国际上hmgb1和细胞自噬研究的学术带头人之一，首次阐明了hmgb1分子与细胞自噬的关系及其在肿瘤中的作用，其实验室首次阐明了hmgb1与细胞自噬的关系及其在人类疾病例如肿瘤中的作用。近五年来，在国际权威期刊发表论文六十余篇。作为广州医科大学特聘教授，他参与了广东省产科重大疾病重点实验室和广东省普通高校生殖与遗传重点实验室的建设，目前正在广医三院组建damp研究创新团队，重点研究damp在产科危重病、妇科肿瘤和遗传相关疾病中的作用。

生物通推荐原文：
The Combination of CRISPR/Cas9 and iPSC Technologies in the Gene Therapy of Human β-thalassemia in Mice. Sci Rep. 2016 Sep 1;6:32463. doi: 10.1038/srep32463.

Combining Single Strand Oligodeoxynucleotides and CRISPR/Cas9 to Correct Gene Mutations in β-Thalassemia-induced Pluripotent Stem Cells. J Biol Chem. 2016 Aug 5;291(32):16576-85. doi: 10.1074/jbc.M116.719237. Epub 2016 Jun 10.

Autophagy promotes ferroptosis by degradation of ferritin. Autophagy. 2016 Aug 2;12(8):1425-8. doi: 10.1080/15548627.2016.1187366. Epub 2016 May 31.

Metallothionein-1G facilitates sorafenib resistance through inhibition of ferroptosis. Hepatology. 2016 Aug;64(2):488-500. doi: 10.1002/hep.28574. Epub 2016 May 24.