《自然》子刊:胎儿时期的血红蛋白,竟是治病良药!探索50年,科学家或为最经典的遗传疾病,找到了不可思议的疗法

医疗健康 来源:奇点网 作者:应雨妍
2018
04/16
11:26
奇点网
作者:应雨妍
医疗健康

从0.2厘米到170厘米,在开始衰老之前,人体的成长似乎一直都在做加法,尤其是在那不见天日的10个月里,加得飞快。5周的时间,加上了原始心血管;7周的时间,加上了四肢;10周的时间,加上了全部器官。好像没有人在意都有什么被减掉了,毕竟人体这么精密,减掉的大概都是进化中不需要的东西。

可是现在,科学家们需要将一个“被减掉”的东西重新找回来。

50年的时间,几代科学家的努力,在本月的《自然遗传学》杂志上终于有了答案,来自新南威尔士大学的研究人员破解了胎儿血红蛋白的“消失之谜”,掌握了重启它的“基因钥匙”,那些成人血红蛋白有缺陷的,比如β-地中海贫血和镰状细胞病患者或许将迎来新的治疗希望[1]。

β-地中海贫血和镰状细胞病都属于β-血红蛋白病,根本原因都是红细胞中β-珠蛋白(HBB)基因的突变。不过β-地中海贫血表现为正常β-珠蛋白产生不足,而镰状细胞病则是产生了结构变异的β-珠蛋白。

对于镰状细胞病来说,患者从儿童时期就开始出现症状,除了贫血还会出现反复感染和周期性疼痛,镰刀状的红细胞分解比正常红细胞迅速,会导致黄疸。这种“形态奇怪”的红细胞还会卡在毛细血管中,导致疼痛和器官组织供氧不足,出现器官损伤。更加严重的,有大约1/3的患者会出现肺动脉高压,导致过早的心衰。


镰状红细胞堵塞血管

β-地中海贫血患者也同样发病很早,虽然有些轻型患者甚至不需要输血,但他们仍然要和其他患者一样面临铁超负荷的风险,尤其是在肝脏中。更不用说那些需要输血的中重型患者,反复输血导致的铁超负荷和铁毒性会导致各种问题,包括肝硬化和心衰,很多重型患者还因为脾脏功能亢进需要手术切除脾脏。如果不积极干预的话,重型患儿通常活不过5岁。

全世界镰状细胞病致病基因的携带者高达7%,主要分布在非洲、地中海地区和东南亚,而β-地中海贫血除了在地中海地区外,在我国南方,尤其是广东省和广西省发病率也很高,基因缺陷率能达到10%和20%。按照估算,广东省每年出生的重型患儿能达到500例[2]。

那么我们开头所说的胎儿血红蛋白又和治疗这些疾病有什么关系呢?

β-血红蛋白是成人血红蛋白,而胎儿血红蛋白的“代号”是γ。血红蛋白从我们还是一颗胚胎的时候就存在了,像接力一样,胚胎时期是胚胎血红蛋白,到了10-12周就变成了胎儿血红蛋白,再到了婴儿出生后6个月左右,又会被成人血红蛋白替代,胎儿血红蛋白的量不超过1%。

之所以有这样的转变是因为不同时期,血红蛋白需要承担的功能有一定差异。比如胎儿血红蛋白结合氧气的能力就远远优于成人的,这样才能帮助胎儿更好地从母亲的血液中获得氧气。


胎儿血红蛋白(蓝色)的氧饱和度曲线与成人血红蛋白(红色)相比显示左移,因为胎儿血红蛋白对氧气有更大的亲和力

而胎儿血红蛋白的量急剧减少是因为在出生后,胎儿血红蛋白基因会被沉默,不再表达。但是凡事总有万一,有些人的胎儿血红蛋白基因会发生突变,使他们能够一直产生这种蛋白。神奇的是,如果是一个β-血红蛋白没有问题的健康人,那么一直产生胎儿血红蛋白对他也不会有任何不良影响。

可是这对于β-血红蛋白病患者来说就不一样了。胎儿血红蛋白可以弥补成人血红蛋白的缺失,如果他们同时也携带胎儿血红蛋白基因突变的话,病况会出现不同程度的减轻,有些甚至可以将总血红蛋白提高到接受治疗后的水平[3]。

所以,自从20世纪60年代在一些非洲人和希腊人中观察到了胎儿血红蛋白的持续高表达之后[4],科学家们就再没有停下过对“重启”这个蛋白以治疗β-血红蛋白病的探索。

大量的研究表明,胎儿血红蛋白基因的沉默是有多个抑制因子在发挥作用,他们也鉴定出了一些,但是这些抑制因子谁起着“必需”的作用,它们又得结合在基因的什么位置才能使基因被完全沉默,这些还都尚未解决。只有搞清楚了这些问题,才能精准地、效率最高地、重启被沉默的基因,最大程度地产生胎儿血红蛋白。

踩在那么多巨人的肩膀上,这个问题被新南威尔士大学Merlin Crossley教授的三名博士生花了5年的时间解决了。他们找到了两枚“基因钥匙”——BCL11A和ZBTB7A,它们分别结合在胎儿血红蛋白基因的转录起始区域上游的115和200bp位点。

两个基因,两个位点,就是50多年来,科学家们一直追寻的答案。利用CRISPR-Cas9技术在红细胞中制造出这两个点突变后,研究人员成功地观察到了胎儿血红蛋白水平的大幅增加。

Crossley教授表示,基于他们这个研究的基因治疗相比其他基因治疗来说,不用引进新的基因,而是让已有的基因发生良性突变,它的安全性应该更高。未来,这个领域中的研究人员还需要进行更多的研究将它发展为真正的基因疗法[5]。

参考资料:

[1] Martyn G E, Wienert B, Yang L, et al. Natural regulatory mutations elevate the fetal globin gene via disruption of BCL11A or ZBTB7A binding[J]. Nature genetics, 2018: 1.

[2] 王燕燕, 李晓辉, 徐西华。 地中海贫血诊治进展与我国现状[J]. 中国实用儿科杂志, 2013, 28(6):473-476.

[3] Wilber A, Nienhuis A W, Persons D A. Transcriptional regulation of fetal to adult hemoglobin switching: new therapeutic opportunities[J]. Blood, 2011, 117(15): 3945-3953.

[4] WHEELER J T, KREVANS J R. The homozygous state of persistent fetal hemoglobin and the interaction of persistent fetal hemoglobin with thalassemia[J]. Bulletin of the Johns Hopkins Hospital, 1961, 109: 217.

[5] https://www.genengnews.com/gen-news-highlights/crispr-use-could-lead-to-organic-gene-therapies-for-blood-disorders/81255649

来源:奇点网   作者:应雨妍

(原标题:《自然》子刊:胎儿时期的血红蛋白,竟是治病良药!探索50年,科学家或为最经典的遗传疾病,找到了不可思议的疗法 | 科学大发现)

为你推荐

茵菲多组学完成5100万元Pre-A轮融资,构建“硬件+AI+试剂”一体化技术壁垒资讯

茵菲多组学完成5100万元Pre-A轮融资,构建“硬件+AI+试剂”一体化技术壁垒

本轮融资由杭州新干世业、三泽资本、泰煜投资、德华创投共同参与,丰和资本担任独家财务顾问

2026-03-24 12:59

全球首个CSU口服靶向药瑞米布替尼片正式落地临床资讯

全球首个CSU口服靶向药瑞米布替尼片正式落地临床

全渠道可及加速惠及中国慢性荨麻疹患者

2026-03-24 12:47

篆码生物完成数千万元Pre-A轮融资,加速在体基因疗法开发及平台建设资讯

篆码生物完成数千万元Pre-A轮融资,加速在体基因疗法开发及平台建设

本轮融资由泽悦创投、倚锋灼华基金和幂方健康基金联合投资

2026-03-24 12:43

明德生物要*ST资讯

明德生物要*ST

3月22日晚间,明德生物(002932 SZ)发布2025年度业绩预告修正公告,归属于上市公司股东的净利润业绩由盈利转为亏损。

2026-03-23 22:36

迈博智星完成近亿元天使轮融资,全力推进创新抗体药物研发与管线布局资讯

迈博智星完成近亿元天使轮融资,全力推进创新抗体药物研发与管线布局

本轮融资由龙磐投资领投,巢生资本、沂景资本和元生创投共同参与投资,元燚资本担任独家财务顾问

2026-03-23 18:04

赛诺菲中国研发中心全面战略升级资讯

赛诺菲中国研发中心全面战略升级

成立公司在华规模最大的转化医学研究中心,实现全球协作与本地产学研深度融合

2026-03-23 17:57

赶早赴约,忆路守护 礼来携手清华大学阿尔茨海默病科普创意大赛圆满收官资讯

赶早赴约,忆路守护 礼来携手清华大学阿尔茨海默病科普创意大赛圆满收官

今日,由礼来主办,清华大学承办的 “赶早赴约,忆路守护” 阿尔茨海默病(AD)科普创意大赛颁奖典礼在清华大学圆满落幕。

2026-03-23 17:48

健康小美+蚂蚁阿福,美年健康与蚂蚁健康推动AI医疗深度合作资讯

健康小美+蚂蚁阿福,美年健康与蚂蚁健康推动AI医疗深度合作

3月23日,美年健康与蚂蚁健康宣布达成全面战略合作。双方将依托美年长期沉淀的专业健康数据体系、覆盖全国的线下医疗服务网络,以及医学检测设备与标准化医疗服务能力所构成的这...

2026-03-23 17:06

迪哲医药舒沃哲单药一线治疗EGFR exon20ins非小细胞肺癌国际多中心III期临床试验获阳性顶线结果资讯

迪哲医药舒沃哲单药一线治疗EGFR exon20ins非小细胞肺癌国际多中心III期临床试验获阳性顶线结果

3月23日,迪哲医药发布公告称,其自主研发的产品舒沃哲(ZEGFROVY,通用名:舒沃替尼片)单药一线治疗表皮生长因子受体(EGFR)20 号外显子插入突变(exon20ins)晚期非小细胞...

2026-03-23 10:45

远葆医疗完成数千万元天使轮融资,布局神经康复与脑机接口领域资讯

远葆医疗完成数千万元天使轮融资,布局神经康复与脑机接口领域

本轮融资由上海科创集团旗下知识产权基金独家战略投资

2026-03-22 19:10

全球首创!蠕形螨睑缘炎创新眼药GPN01768国内正式获批资讯

全球首创!蠕形螨睑缘炎创新眼药GPN01768国内正式获批

GPN01768是美国FDA批准的首款、全球首创、也是目前全球唯一专门用于治疗蠕形螨睑缘炎的药物

2026-03-22 18:58

拓展入境健康消费,探索建设国际医疗旅游集聚区资讯

拓展入境健康消费,探索建设国际医疗旅游集聚区

统筹中国游、中国购、中国学、中国医等多维体验,系统构建“你好!中国”国家旅游形象,打造“中国游”品牌。

2026-03-21 20:47

DRG/DIP 3.0 的最新消息资讯

DRG/DIP 3.0 的最新消息

2026年3月19日上午,国家医保局开展按病种付费分组方案3 0版调整情况介绍活动。

2026-03-20 22:32

创新“无棉”静音技术,可孚医疗发布首款智能呼吸机资讯

创新“无棉”静音技术,可孚医疗发布首款智能呼吸机

3月20日,正值世界睡眠日到来之际,可孚医疗隆重举行呼吸机新品发布会,正式推出行业率先实现的无消音棉超静音AI智能呼吸机——C11。

2026-03-20 19:02

NVIDIA GTC 大会重磅发布:以 AI 与算力赋能药物研发全链路创新资讯

NVIDIA GTC 大会重磅发布:以 AI 与算力赋能药物研发全链路创新

在 GTC 大会上,NVIDIA 集中展示了其在制药与生命科学领域的核心技术成果与深度行业合作

2026-03-20 14:21

深耕肾病与代谢领域,炫景生物完成超2亿元Pre-A轮融资资讯

深耕肾病与代谢领域,炫景生物完成超2亿元Pre-A轮融资

本轮融资由康君资本领投,德联资本、华泰金斯瑞基金、金易赋新、国海创新资本、联想创投等机构联合参投,现有股东元希海河继续跟投

2026-03-20 13:52

先衍生物完成1.5亿元A轮融资,加速小核酸药物核心技术突破与管线推进资讯

先衍生物完成1.5亿元A轮融资,加速小核酸药物核心技术突破与管线推进

本轮融资由道远资本领投,启申创投联合领投,嘉乐资本、成都科创投集团、四川省中试研发有限公司、厦门高新投、增锐铭禾等机构跟投,同时成都先导、银满基金、怀格资本、钧天创...

2026-03-20 13:48

聚焦“三高一疹”共病联防,“乐龄健康第一课”全面升级、在沪开讲资讯

聚焦“三高一疹”共病联防,“乐龄健康第一课”全面升级、在沪开讲

多领域专家齐聚沪上“文化会客厅”,共话“小处方”背后的温情守护

2026-03-20 13:32

华海药业PD-L1/VEGF将正式启动子宫内膜癌的Ⅲ期临床试验资讯

华海药业PD-L1/VEGF将正式启动子宫内膜癌的Ⅲ期临床试验

3月19日,华海药业发布公告称,近日,下属子公司上海华奥泰生物药业股份有限公司就HB0025联合化疗一线治疗晚期 复发子宫内膜癌经过与国家药品监督管理局药品审评中心(CDE)Ⅱ...

2026-03-20 10:40