2022年5月10日，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院血液病醫(yī)院（中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院血液學(xué)研究所）石莉紅研究員、朱平研究員、竺曉凡主任和程濤教授合作團(tuán)隊(duì)在Cell Discovery在線發(fā)表了題為“Decoding the pathogenesis of Diamond-Blackfan anemia using single-cell RNA-seq”的研究論文。該研究從單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組水平解析了先天性純紅系再生障礙性貧血（Diamond Blackfan anemia，DBA）患者發(fā)病機(jī)制，闡明了糖皮質(zhì)激素治療有效分子機(jī)理，同時(shí)發(fā)現(xiàn)I型干擾素在DBA臨床治療中可能存在巨大潛力。
DBA是一種罕見的遺傳性的骨髓衰竭性疾病，臨床主要表現(xiàn)為1歲以內(nèi)發(fā)病患者的中重度貧血，骨髓紅系造血細(xì)胞明顯減少甚至缺如，約60%的患者攜帶核糖體蛋白基因雜合突變。糖皮質(zhì)激素是DBA臨床治療的一線藥物，然而長期應(yīng)用糖皮質(zhì)激素對(duì)患者內(nèi)分泌及免疫系統(tǒng)發(fā)育影響巨大，且約20%的患者激素治療無反應(yīng)，只能依靠持續(xù)輸血或者造血干細(xì)胞移植治療，給家庭與社會(huì)造成沉重負(fù)擔(dān)。核糖體突變特異性地導(dǎo)致DBA患者紅系貧血，但對(duì)其他造血譜系卻沒有影響的原因仍是未解之謎。同時(shí)，糖皮質(zhì)激素治療有效或無效的分子生物學(xué)機(jī)制也沒有得到很好解釋。
本研究團(tuán)隊(duì)首先收集了5例健康供者和11例包含初診、糖皮質(zhì)激素治療有效及治療無效三種類型的DBA患者骨髓樣本作為研究材料，利用流式細(xì)胞術(shù)分選紅系祖細(xì)胞（BFU-E），使用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)（3’STRT-seq）完成BFU-E細(xì)胞的深度測(cè)序。隨后利用生物信息學(xué)分析方法，發(fā)現(xiàn)人紅系祖細(xì)胞BFU-E具有異質(zhì)性，根據(jù)發(fā)育階段可以分為5群。通過流式細(xì)胞術(shù)以及克隆形成實(shí)驗(yàn)證實(shí)，相比正常供者，DBA患者BFU-E細(xì)胞比例降低且增殖能力差，凋亡增加。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)初診DBA患者BFU-E細(xì)胞更多進(jìn)入細(xì)胞周期S期，細(xì)胞周期加快。當(dāng)加用糖皮質(zhì)激素治療后，激素有效患者細(xì)胞周期減慢，紅系祖細(xì)胞凋亡減少，激素?zé)o效患者變化不顯著。
基于以上研究，本研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，DBA患者在出生后紅系造血需求增加的壓力下紅系祖細(xì)胞細(xì)胞周期加快，被迫進(jìn)入細(xì)胞周期S期，DNA復(fù)制壓力增加。由于核糖體蛋白基因突變導(dǎo)致的核糖體蛋白單倍劑量不足，無法滿足細(xì)胞周期加快的需求，進(jìn)而導(dǎo)致P53激活、凋亡信號(hào)通路激活，紅系祖細(xì)胞凋亡增加。而糖皮質(zhì)激素可以通過減慢DBA患者紅系祖細(xì)胞細(xì)胞周期速度，減少紅系祖細(xì)胞凋亡，進(jìn)而達(dá)到治療作用。
本研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步對(duì)比了糖皮質(zhì)激素治療有效和無效患者的表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)治療有效的患者I型干擾素水平表達(dá)大幅提升，并且可通過靶基因MYC調(diào)控核糖體生物合成，減弱核仁應(yīng)激。造血干細(xì)胞紅系分化實(shí)驗(yàn)證實(shí)，小劑量I型干擾素可促進(jìn)紅系祖細(xì)胞增殖，同時(shí)I型干擾素和糖皮質(zhì)激素可能存在協(xié)同效應(yīng)。RPS19突變患者原代造血干細(xì)胞培養(yǎng)同樣證實(shí)，小劑量I型干擾素可使DBA患者BFU-E細(xì)胞凋亡減輕，紅系造血增加。
綜上，本研究發(fā)現(xiàn)回答了核糖體基因突變?yōu)楹翁禺愋詫?dǎo)致DBA紅系貧血的問題。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，小劑量I型干擾素可作為DBA潛在治療藥物，鑒于I型干擾素在兒童疾病應(yīng)用的廣泛性和安全性，已注冊(cè)相應(yīng)臨床試驗(yàn)。
本研究受中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)與健康科技創(chuàng)新工程（2021-I2M-1-040,2021-I2M-1-041,2021-I2M-1-073）、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2018YFA0107804,2019YFA0110803,2021YFA1102800)和國家自然科學(xué)基金81870089,81670112,81421002,81800107,81700105,81890990,82022002,82100152）等項(xiàng)目支持。中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院血液病醫(yī)院（中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院血液學(xué)研究所）石莉紅研究員、朱平研究員、竺曉凡主任以及程濤教授為共同通訊作者，博士生王冰蕊（已畢業(yè)）、王晨晨、萬揚(yáng)主治醫(yī)師以及高潔主管技師為并列第一作者。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41421-022-00389-z
