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摘要红细胞是血液中数量最多的血细胞，能够携带氧气到身体各部位发挥重要生物学功能。造血干细胞要历经红系早期发育阶段、红系终末分化阶段和功能成熟阶段分化发育生成成熟的红细胞，其中任何一个阶段中出现异常都会导致红系发育障碍相关血液疾病的发生。核纤层蛋白定位于真核细胞内层核被膜中，聚集形成纵横排列的网络结构。核纤层蛋白LaminB1作为构成细胞核骨架的重要结构蛋白，参与调控多种细胞活动，在细胞核稳定性、细胞增殖、衰老等重要生物学过程中起到重要作用，其表达异常与髓系恶性肿瘤的发生密切相关。已有研究表明LMNB1编码于5号染色体的长臂上，该区域是MDS和AML中常见的染色体缺失区域，LMNB1缺失导致细胞核形态异常，基因组组成改变，诱发DNA损伤修复缺陷进而引起基因组不稳定，谱系特异性转录因子表达紊乱，导致造血干细胞分化向髓系偏倚。红系发育是造血干细胞定向髓系发育分化的重要分支，但LMNB1在红系发育过程中的具体作用和分子机制尚不清楚。<br>　　本课题以人红白血病细胞系K562细胞为研究对象，基于CRISPR/Cas9技术构建了 LMNB1稳定敲除细胞株，利用Hemin定向诱导其向红系分化，探究LMNB1在红系发育过程中的作用及机制。实验结果发现，在诱导K562细胞向红系分化过程中，敲除LMNB1基因导致细胞增殖能力增强，但对于细胞凋亡和细胞周期无显著影响。进一步的克隆形成能力检测发现，LMNB1缺失导致红系祖细胞集落形成能力增强，分化阻滞于早期阶段，GPA表达水平下降，血红蛋白表达下调。上述研究结果证明，LMNB1缺失导致红系祖细胞的自我更新能力增强，阻滞其向终末阶段分化。<br>　　进一步利用转录组学技术分析探究敲除LMNB1影响造血干/祖细胞发育和分化的分子机制。结果显示，敲除LMNB1导致1239个基因表达上调，1225个基因表达下调。GO功能富集分析显示，敲除LMNB1后可能通过正向调控Wnt信号通路和抑制细胞发育通路等途径影响造血干/祖细胞的自我更新能力，进而减弱细胞向终末阶段分化的能力。AML是以红系异常为特征的血液肿瘤疾病之一，KEGG功能富集分析发现LMNB1缺失与AML的发生密切相关，基于多个公共数据库的联合分析证明AML患者中LMNB1表达水平显著降低，且LMNB1低表达患者的生存率也明显低于LMNB1高表达患者，提示LMNB1表达下调与AML的发生和恶性演进密切相关。基于公共数据库进一步分析了AML中与LMNB1表达协同的基因，并对相关基因进行了聚类分析。GO富集分析结果显示，与LMNB1表达协同的基因主要富集在染色质的重塑、组蛋白结合等通路。而KEGG分析结果显示，与LMNB1表达协同的基因功能主要富集在造血细胞谱系分化通路上，进一步说明LMNB1缺失可能通过影响造血细胞谱系分化路径参与AML的形成。<br>　　综上所述，通过本课题研究，我们发现在红系早期发育过程中敲除LMNB1基因能够激活Wnt信号通路和抑制细胞发育信号通路，进而增强造血干/祖细胞自我更新能力，延缓其向红系终末阶段分化形成红系前体细胞的进程，转而参与AML的发生和发展。本课题揭示了 LMNB1在红系早期发育进程中的作用和调控机制，具有重要的基础理论价值，也为阐释LMNB1在红系发育异常疾病的分子机制提供新的见解。