Cell：80年後，科學家們發現了紅細胞生成的新機制

近期，《Cell》期刊在線發表了一篇題為「Ribosome Levels Selectively Regulate Translation and Lineage Commitment in Human Hematopoiesis」的文章，第一次揭示：細胞內主管蛋白質生產的「車間」——核糖體（ribosomes）與造血幹細胞分化有關聯。

DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.02.036

橫跨80年的研究

1938年，波士頓兒童醫院的Louis Diamond博士、Kenneth Blackfan博士首次描述了Diamond-Blckfan綜合征，這一嚴重、罕見的血液疾病典型的癥狀是貧血——紅細胞生成受阻，從而影響全身的氧氣輸送。

40年前，波士頓兒童醫院的David Nathan博士認為，這種疾病會特異性地影響血液幹細胞生成成熟紅細胞的過程。此後10年，同樣在波士頓兒童醫院工作的Stuart Orkin博士發現一種名為GATA1的蛋白質，證實它是負責血紅蛋白（hemoglobin）生成的關鍵因子，後者是紅細胞不可或缺的蛋白。

有意思的是，近年來，遺傳分析顯示，一些DBA患者攜帶有阻礙GATA1表達的突變基因。現在，「DBA致病機制」謎題的最後一部分由波士頓兒童醫學的科學家們揭開。

「這一疾病在醫院已有多年的研究歷史。」團隊負責人、血液學及腫瘤學家 Vijay Sankaran教授強調道，「現在，我們可以進入下一步——治療。」

從天然的錯誤中找到答案

先前的研究已經表明，許多Diamond-Blckfan綜合征患者都攜帶有核糖體蛋白基因突變。但是問題是：這些突變與GATA1蛋白有關聯是否有關聯？為什麼僅僅影響紅細胞的成熟？對於DBA患者，其他血液細胞，例如血小板、T細胞和B細胞，即便同樣攜帶突變，依然發育良好。

「核糖體突變到底是改變其組成還是數量？這一直存在爭議。」 Sankaran解釋道。現在，他們知道，答案是後者。

圖片來源：Cell期刊

通過分析Diamond-Blckfan綜合征患者的血液細胞樣本，Sankaran團隊發現，血細胞前體細胞內的核糖體數量直接影響細胞有效表達GATA1蛋白（血紅蛋白生成、紅細胞發育的關鍵元素）。

Sankaran團隊終於將所有的「碎片」拼成完整的圖——前體細胞內核糖體數量的減少，會遏制GATA1蛋白的表達，最終阻止其分化生成正常的紅細胞。

基因治療

新發現支持了一種假設，即造血祖細胞的GATA1蛋白有助於刺激它們分化成紅細胞。如果沒有足夠的核糖體支撐GATA1蛋白的表達，這些祖細胞將無法啟動紅細胞發育的信號。

Sankaran相信，這一結果給予了「基因治療糾正GATA1缺陷」的機會。他們希望能夠驗證這一假設。儘管骨髓移植可以治療Diamond-Blckfan綜合征，但是Sankaran認為，基因治療有一定的優勢，因為它利用患者自己的細胞（經過改造），避免了移植潛在的免疫排斥風險。

「重要的是，我們能夠從患者身上找到發育生物學的秘密。遺傳的錯誤讓我們有機會解析複雜的健康機制，並從中找到關聯。」 Sankaran總結道。

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