斑马鱼rpl18基因缺陷致使DBA病征的分子机制研究

In a reverse genetic screening, we got a zebrafish rpl18 mutant, which had greatly decreased hemoglobin at 2dpf. Clinical studies show that the mutation of this gene is closely related to the occurrence of Diamond-Blackfan anemia (DBA), but there is not any report about the function of rpl18 gene in the development biology. Further evidence shows that p50 in NF-kappa B signaling pathway is significantly down regulated in the mutant. After injected the p50 mRNA into rpl18-/- embryos, the hemoglobin defect can be rescued to some extent, this demonstrated that NF- kappa B signaling pathway may play a crucial role in the development of erythrocytes. The applicant plans to study the molecular mechanism of the rpl18-deficient induced DBA by high-throughput sequencing, in situ hybridization and other molecular biology methods. Our work will clarify the pathogenesis of DBA more detailed and provide a new way for the treatment for human DBA and detection of potential pathogenic gene.

申请人在前期工作中筛选到了一个核糖体基因rpl18，该基因缺失突变后可以引起红细胞发育减少的表型。临床研究表明该基因的突变与红细胞再生障碍性贫血疾病（DBA）的发生有着紧密的联系，但目前并没有任何关于rpl18基因在发育过程中的功能报道。进一步的证据表明NF-κB信号通路中p50在突变体中显著下调，经回补后，红细胞发育缺陷的表型可以一定程度的上得到回补，暗示该信号通路可能在红细胞的发育过程中起着至关重要的作用。申请人计划利用高通量测序、原位杂交、基因交互表达等手段来深入研究rpl18基因缺陷致使DBA病征的分子机制，该项目的顺利实施将能更深刻地阐释DBA发病的机制，同时也为该疾病的治疗以及检测潜在的致病基因提供新的途径。

先天性纯红细胞再生障碍性贫血（DBA）是一种少见的先天性骨髓衰竭性疾病，其血液学特点为巨幼红细胞性贫血，网织红细胞计数减少，骨髓粒系、巨核系细胞增生正常、红系细胞明显缺乏。DBA虽然是一种少见的遗传性骨髓衰竭性疾病，但在儿童先天性骨髓衰竭性疾病中所占比例较高，仅次于范可尼贫血。 DBA的诊断通常比较困难，因为DBA病患具有多种多样的临床表现，并且到目前为止，还没有针对该疾病的确切诊断标准。目前人们无法根治DBA疾病的根本原因在于对于DBA的发病机理还不是特别的了解。本项目构建了斑马鱼rpl18的突变体，发现在36 hpf和2 dpf之间，突变体胚胎呈现小头小眼，心包水肿、心跳减慢、体长缩短等表型。o-dianisidine染色发现突变体胚胎的红细胞显著减少，整个胚胎呈现出严重缺血的表型，该表型很好的反映了DBA病人的各种病理特征。我们进一步通过二代高通量转录组测序发现， 除了前人报道的p53信号通路外， Jak-STAT信号通路也在突变体胚胎中异常激活。通过药物回补，mRNA拯救等实验我们证明了在DBA斑马鱼模型中抑制Stat3的磷酸化，可以有效的缓解缺血的表型。本项目的研究结果拓展了对rpl18基因功能的认识，细致地解析了斑马鱼rpl18基因缺陷致使DBA病征的分子机制。这项新的发现不仅让人们更加深入的了解DBA疾病产生的诱因，同时还能为治疗该疾病提供新的线索。