利用iPS細胞技術創建了首個女性型XLSA的病理模型；確定了候選治療藥物AZA - CiRA

大劑量的吡哆醇治療對一半的病人無效

京都大學iPS細胞研究所(CiRA)12月1日宣布，它利用從X連鎖紅細胞性貧血癥(XLSA)患者身上產生的iPS細胞再現了XLSA的紅細胞成熟缺陷，建立了一個病理模型，并表明阿扎胞苷(AZA)是一種潛在的治療劑。 這項研究由森本由紀領導的研究小組進行，該小組由Kazuhisa Chonabayashi助理教授(京都大學醫學研究生院血液學和腫瘤學系、CiRA生長和分化機制部)、Akifumi Takaori教授(京都大學醫學研究生院血液學和腫瘤學系)和Yoshinori Yoshida副教授(CiRA生長和分化機制部)組成。 研究成果已發表在《血液進展》上。

在人體中，紅細胞中的血紅蛋白與氧氣結合，確保氧氣被輸送到身體的每個角落。 血紅蛋白含有鐵，如果由于某種原因身體不能正常使用鐵來制造血紅蛋白，鐵就會沉積在紅細胞中，而紅細胞是紅血球的組成部分，從而導致一種叫做紅細胞的狀況。 遺傳性紅細胞性貧血是一種先天性的基因突變導致這些紅細胞的形成，這些紅細胞不能正常攜帶氧氣，導致貧血。 最常見的形式是X-linked sideroblastic anaemia(XLSA)，它是由X染色體上的ALAS2基因的突變引起的。

XLSA在男性中更為常見，他們往往沒有癥狀或只有輕微的貧血癥狀，但大約四分之一的患者是女性，與男性不同的是，她們在成年中期到晚期會出現嚴重的貧血，往往有嚴重的癥狀。 在女性中，有兩條X染色體，其中一條在每個細胞中都是隨機失活的。 正常情況下，兩個ALAS2基因中的一個突變不會導致貧血，因為有許多細胞中的另一個正?；蛉栽诨顒?。 然而，當X染色體由于老化而不均勻地失活，攜帶突變基因的細胞比例增加時，就會出現嚴重的貧血。

一種治療方法是大劑量的吡哆醇，但已經發現這對大約一半的病人無效。 到目前為止，還沒有其他有效的治療方法，需要新的治療方法。

第一個來自女性的XLSA患者衍生的iPS細胞被用來創建第一個來自女性的疾病模型

到目前為止，已經建立了男性形式的XLSA的細胞和動物模型。 然而，目前還沒有開發出能再現XLSA女性形態的模型。 現在，該研究小組試圖通過從女性XLSA患者身上生成iPS細胞，并將其分化為紅細胞，從而創建一個該疾病的模型。

女性XLSA患者有高比例的正常X染色體失活細胞(MT細胞)。

首先，我們從三名患者的外周血單核細胞(PBMCs)中產生了iPS細胞。由于ALAS2基因位于X染色體上，在女性患者中兩個ALAS2基因中的一個隨機失活。 因此，從相同的患者中產生了具有失活的X染色體與突變的ALAS2的野生型iPS細胞(WT-iPS細胞)和具有失活的X染色體與正常的ALAS2的突變型iPS細胞(MT-iPS細胞)。

對于三個病人的PBMCs，用HUMARA檢測法檢查了WT和MT細胞的比例，發現是傾斜的，MT細胞多于50%。 研究人員還分別從三名患者身上建立了58、94和47個iPS細胞系，并檢查了WT和MT細胞的比例，發現其中大部分是MT細胞，與患者PBMCs中的偏向相似。

MT細胞不能很好地分化為紅細胞

接下來，研究人員將WT-和MT-iPS細胞分化為紅細胞，并發現WT衍生的紅細胞顆粒是正常的紅色，而MT衍生的紅細胞顆粒則是白色。 鐵染色顯示，MT紅細胞有周期性的鐵爆裂，這是XLSA的特征之一，但WT紅細胞沒有。

AZA治療改善MT細胞的紅細胞分化

研究小組認為，用藥物激活在MT細胞中失活的正常ALAS2基因，可能會改善紅細胞成熟缺陷，并把重點放在AZA上，這是一種能使X染色體失活的DNA脫甲基劑。

當在iPS細胞衍生的造血祖細胞分化成紅細胞的過程中施用AZA時，不施用AZA(DMSO)的MT細胞顆粒為白色，而用AZA處理的MT細胞(AZA)的顆粒為紅色。 這表明AZA治療能改善紅細胞生成功能障礙。

AZA在世界一些地方已經被用作癌癥治療手段

在目前的研究中，從女性XLSA患者中建立了野生型和突變型iPS細胞系。 使用這些iPS細胞，他們表明，突變細胞導致紅細胞成熟的缺陷，類似于在女性XLSA中看到的情況。 他們還表明，AZA是一種去甲基化劑，通過重新激活已經失活的正常ALAS2基因，改善了女性XLSA的紅細胞生成和其他缺陷。

AZA已被用作一些癌癥患者的治療方法，而DNA去甲基化劑可能是女性XLSA患者的一種有希望的新療法。