人iPSCs模型揭示SETBP1驱动GATA2缺陷中染色质重构的关键作用

《Nature Communications》：Human iPSCs-based modeling unveils SETBP1 as a driver of chromatin rewiring in GATA2 deficiency

本研究针对GATA2缺陷患者易继发骨髓增生异常肿瘤（MDS）的机制难题，通过CRISPR/Cas9技术构建携带GATA2、SETBP1及ASXL1突变的人iPSCs模型，逐步模拟疾病演进路径。研究发现SETBP1突变在GATA2缺陷背景下主导染色质可及性重塑，协同ASXL1突变加剧髓系分化障碍，首次揭示SETBP1在表观遗传调控中的核心地位，为GATA2相关MDS的靶向治疗提供新策略。

　　

在血液系统疾病中，GATA2缺陷是一种罕见的遗传易感因素，患者常因免疫功能障碍和骨髓衰竭进展为骨髓增生异常肿瘤（MDS）甚至急性髓系白血病（AML）。尽管临床研究发现SETBP1和ASXL1体细胞突变在GATA2缺陷相关MDS中高频出现，但这些突变如何协同驱动恶性转化的分子机制始终不明。动物模型难以完全模拟人类疾病表型，而人诱导多能干细胞（iPSCs）技术的崛起为在人类遗传背景下解析疾病演进提供了全新平台。

发表于《Nature Communications》的这项研究，首次利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，在健康人iPSCs中逐步引入GATA2（R396Q）、SETBP1（D868N）和ASXL1（G646Wfs*12）突变，构建了单突变、双突变及三突变的等基因细胞系。通过体外髓系分化模型、转录组测序（RNA-seq）和染色质可及性测序（ATAC-seq）等多组学分析，团队系统揭示了突变组合对造血发育的阶段性影响。

关键技术方法

研究基于CRISPR/Cas9基因编辑构建GATA2、SETBP1、ASXL1单突变及组合突变的iPSCs系；通过胚胎样体（EB）分化体系诱导造血祖细胞（CD34⁺CD43⁺CD33⁺CD45⁺）生成；利用流式细胞术评估髓系分化效率；采用ATAC-seq和RNA-seq分析染色质开放性与转录组变化；整合单细胞SHARE-seq技术验证细胞群体异质性；通过集落形成实验与细胞周期检测功能表型。

SETBP1和ASXL1突变损害GATA2突变细胞的分化能力

研究发现GATA2单倍剂量不足仅引起轻度单核细胞增多，而SETBP1突变可独立扩增早期造血干祖细胞（HSPCs）。在GATA2缺陷背景下，SETBP1或ASXL1突变均能显著抑制髓系分化，三突变（GSA）则导致髓系祖细胞严重耗竭，凋亡增加且细胞周期停滞，重现了MDS患者的核心表型。

SETBP1突变驱动GATA2缺陷细胞的稳定染色质重构

ATAC-seq分析显示，SETBP1突变（S、GS、GSA）诱导的染色质开放性变化高度相似，且在多突变背景下占主导地位。相反，ASXL1突变（A、GA）引发的改变在GSA中大多消失。SETBP1通过增加MEF2C、HOXB3等白血病相关基因的开放性，同时关闭GFI1B、NOTCH1等造血发育基因的调控区域，重塑染色质景观。

可及区域富集髓系恶性肿瘤转录因子网络

Motif分析发现，GS和GSA条件下开放性区域富集ETS、HOX、RUNX等转录因子结合位点，而GATA motif在关闭区域中显著富集。整合GATA2 ChIP-seq数据进一步证实，229个共同关闭区域为GATA2直接靶点（如EGR1、ITGA2B），表明继发突变破坏了GATA2转录网络。

转录组特征预测GSA-iPSCs的髓系分化障碍

RNA-seq显示GS和GSA细胞的转录谱与GATA2缺陷MDS患者来源iPSCs高度相似，均呈现造血分化信号下调及白血病干细胞特征激活。SETBP1突变主导的转录重编程在疾病进展中起决定性作用。

结论与意义

本研究构建了首个人源化GATA2缺陷疾病模型，阐明SETBP1突变通过稳定表观遗传重构“锁定”髓系分化阻滞，而ASXL1突变进一步强化该表型。这一发现不仅揭示突变协同层级（SETBP1为主导事件），还为干预MDS演进提供了表观遗传靶点。尽管模型未模拟 monosomy 7（常见于临床），其多组学数据与患者样本的高度一致性验证了平台的可靠性，为精准治疗策略开发奠定基础。