遺傳修飾基因與地中海貧血表型

遺傳修飾基因與地中海貧血表型中國南方高發(fā)地區(qū)人群攜帶率3%-24%

和

地貧廣泛分布于世界熱帶和亞熱帶BloodRev,

2012.

-和

-地中海貧血的概況世界上最常見的人類單基因病之一由

/

-珠蛋白基因缺陷導(dǎo)致的常染色體隱性遺傳病臨床上分三類：輕型（特征）、中間型（TI）和重型

（

TM

）地貧雜合子具有抵抗瘧疾的優(yōu)勢ThalassemiaIntermedia

(TI)ThalassemiaMajor

(TM)ThalassemiaMinor

(Trait)

-地中海貧血人

-珠蛋白基因突變使

-珠蛋白肽鏈合成減少或喪失而導(dǎo)致的遺傳性溶血性貧血(OMIM:

#604131)HBA2:

OMIM

141850; HBA1:OMIM+141800

-地中海貧血人

-珠蛋白基因突變使

-珠蛋白肽鏈合成減少或喪失而導(dǎo)致的遺傳性溶血性貧血(OMIM:

#613985)HBB:OMIM

+141900地中海貧血

(地貧)致病基因：疾病發(fā)生的分子病因

-地貧：

16p13.3

-

-珠蛋白基因突變

-地貧：

11p15.5-

-珠蛋白基因突變同類基因型臨床表型差異大修飾基因：影響表型變異

地貧臨床表型與基因型的關(guān)系ColdSpringHarbPerspectMed,

2013.BrJHaematol.1995.HumGenet.1996.AmJHematol.2000.Haematologica.2001;2003.JClinPathol.2004;2004;

2005.AnnHematol.2007;2011.BloodCellsMolDis.2008;2010;

2013.Hemoglobin.2010.BMCMedGenet.2010.ClinGenet.2013;

2014.人類

-珠蛋白基因組織結(jié)構(gòu)人類

-珠蛋白基因組織結(jié)構(gòu)

2

1

2

1

3’HVRinterξHVR5’3’4個功能性的

基因3個功能性的

基因2個功能性的

基因0個功能性的

基因1個功能性的

基因正常靜止型

地貧輕型

地貧HbH

病HbBart’s胎兒水腫綜合征

地中海貧血表型和基因型的關(guān)系LCR3’HS1

G

A

地中海貧血表型和基因型的關(guān)系

N/

N

0/

N

or

+/

N

+/

+

+/

0

0/

0正常輕型

地貧中間型

地貧重型

地貧中間型或重型

地貧

-thalassemia(

/

+

)

-thalassemia(

/

+

)γ βαNormal

-地貧導(dǎo)致

/

非

鏈比例下降,

-地貧則引起/

非

鏈比例上升地貧：珠蛋白合成不平衡性貧血NatMed,

2015血紅蛋白轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)規(guī)律%（）珠蛋白合成

地貧發(fā)病時期血紅蛋白轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)因子NatMed,

2015BCL11AMYBKLF1重要的

地貧表型遺傳修飾基因

珠蛋白基因型

珠蛋白基因突變

珠蛋白基因重復(fù)HbF的調(diào)節(jié)基因Xmn1-G

(T)SNPat11p15HMIPat6q23BCL11Aat

2p16KLF1at

19p15中間型地貧:

地貧復(fù)合

地貧成

員Hb(g/L)MCV(fL)MCH(pg)HbA2(%)HbF(%)

地貧

地貧I2:

父親12969.421.25.3─

CD17/

N––SEA/

I1:

母親10064.820.14.7─

IVS-Ⅱ-654/

N––SEA/

–

4.2II1:

先證者6651.716.04.038.1

CD

17/

IVS-Ⅱ-654––SEA/

–

4.2地中海貧血預(yù)防控制操作指南.

人民軍醫(yī)出版社,

2011.地貧：珠蛋白合成不平衡性貧血

地貧合并

地貧使珠蛋白合成趨于平衡，從而減輕疾病嚴(yán)重性βγα中間型地貧:

地貧復(fù)合

珠蛋白基因三聯(lián)體臨床特征血液學(xué)表型基因型地貧體征發(fā)病年齡輸血Hb(g/L)MCV(fL)MCH(pg)HbA2

(%)HbF

(%)

CD41-42/

Nor

CD17/

N

/

00/512.3±3.57.5-4.000/490.2±14.281-10460.0±5.155.0-7.017.9±1.216.7-19.36.0±0.75.1-6.90.5±1.00.0-2.3BMCMedGenet,

2010.地貧：珠蛋白合成不平衡性貧血

地貧攜帶者合并

-三聯(lián)體增加珠蛋白合成不平衡從而加重疾病嚴(yán)重性βγα“Reductionof

-globinexpressionmayprovideanequallyplausibleapproachtoamelioratingclinicallysevereformsofβ-thalassemia,andinparticular,theverycommonsubgroupofpatientswithhemoglobinEβ-thalassemiathatmakesupapproximatelyhalfofallpatientsborneachyearwithsevere

β-thalassemia.”Blood2015;

125;3694-3710HBB環(huán)境遺傳及其他因素的貢獻(xiàn)SNP染色體定位6q2311p152p16HMIP影響HbF水平的主要遺傳因素19p13BCL11AHMIP其他未知基因BCL11AHBG年齡/性別19%15%10%KLF1%？KLF1c.519_525dupCGGCGCCc.895C>GCurrOpinHematol,2009.

Blood,

2014. NatMed,

2015KLF1在紅細(xì)胞生成中的多功能性及其作用機(jī)制紅細(xì)胞終末成熟珠蛋白轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)紅系發(fā)育和分化Blood,2008;

2011.MEPG1MTerminal

differentiationKLF1Cellcycle

regulationSG2KLF1

-Thalassemia假設(shè):檢驗(yàn)可升高HbF的紅系轉(zhuǎn)錄因子—KLF1

突變是否存在：與

-地貧發(fā)生相關(guān)的頻率地域差異？與

-地貧表型相關(guān)的潛在修飾作用？KLF1突變?nèi)后w遺傳學(xué)分析Population

samples(n=5029)Phenotypic

analysisKLF1

geneCD44/Hb

F

-and

-globin

genesMCV/MCH/HbA2/Clinical

dataHbFassociated

SNPsHbF/Clinical

dataGenotypic

analysisNorth

China(n=1190)South

China(n=3839)

N/

N+

/

(n=1971)

M/

N(n=946)

M/

M(n=922)Thalassemiaendemic

regionNon-thalassemiaendemic

regionHBG2(rs7482144)BCL11A(rs766432)HBS1L-MYB(rs9399137)

中國南方地貧高發(fā)區(qū)的KLF1突變發(fā)生率明顯高于北方地區(qū)Non-thalassemicendemicregion,

n=11900.08%

(1/1190)ShandongChinaSNGuangdongc.519_525dupCGGCGCC 36c.13G>A

c.895C>G

91c.892G>C

1c.1022G>A 1

c.41T>C 1Thalassemicendemicregion,

n=38391.25%(48/3839)GuangxiBlood,

2014.中國南方人群的KLF1突變譜突變AA變異位點(diǎn)類型功能預(yù)測N(%)CD44SIFTPolyPhen-2c.519_525dupCGGCGCCp.Gly176AlafsX179Exon2FrameshiftNANA48(75.0%)

c.895C>Gp.His299AspExon2Missense0.000Damaging1.000Damaging10(15.6%)

c.1022G>Ap.Cys341TyrExon3Missense0.00Damaging1.000Damaging2(3.1%)

c.13G>Ap.Glu5LysExon1Missense0.040Damaging0.977Damaging1(1.6%)NAc.892G>Cp.Ala298ProExon2Missense0.000Damaging1.000Damaging1(1.6%)

c.913+1G>ANAIntron2SplicingNANA1(1.6%)

c.1001C>Gp.Thr334ArgExon3Missense0.00Damaging1.000Damaging1(1.6%)

攜帶KLF1突變的正常個體的MCV

和MCH

值降低Normal

Individuals

-Thalassemia

TraitKLF1突變攜帶者及KLF1突變復(fù)合

地貧個體的HbA2和

HbF

水平升高12例攜帶KLF1突變的

-地貧患者的臨床和實(shí)驗(yàn)室資料臨床指標(biāo)血液標(biāo)學(xué)指基因型IDAge(y/Sex)Onset(y)Numberoftransfusions/y(<4years)Numberoftransfusions/y(atpresent

)Hb(g/L)HbA2(%)HbF(%)HBAgenotypeHBBgenotypeKLF1genotypeHBG2(XmnI)BCL11Ars766HBS1L-MYBrs939P19/M4None(0)Occasional(1)885.482.2

/

-28/

-28[c.519_525dupCGGCGCC]+[=]–/–A/CT/TP29/M4None(0)Occasional(1)875.882.0

/

-28/

CD41/42[c.519_525dupCGGCGCC]+[=]–/–A/CT/TP3?8/M3Occasional(8)Systematic(8-12)*863.544.7

/

CD41/42/

CD41/42[c.519_525dupCGGCGCC]+[=]–/–A/AT/TP4?11/F4None(0)Systematic(8–12)*904.056.6

/

CD17/

CD41/42[c.519_525dupCGGCGCC]+[=]–/–A/CT/TP5?14/F2Occasional(1)Occasional(3-4)834.748.1

/

CD17/

CD41/42[c.519_525dupCGGCGCC]+[=]–/–A/CT/TP6?9/M3Occasional(7)Systematic(8–12)*913.413.2

/

CD17/

CD17[c.519_525dupCGGCGCC]+[=]–/–A/AT/TP7?9/M2.5Occasional(1)Occasional(1)713.994.3

/

CD30/

CD41/42[c.519_525dupCGGCGCC]+[=]–/–A/AT/TP834/M6None(0)Occasional(2)724.861.5

/

-28/

CD41/42[c.519_525dupCGGCGCC]+[=]–/–A/AC/TP945/M20None(0)Occasional(1-2)903.524.8--SEA/

CD17/

CD41/42[c.519_525dupCGGCGCC]+[=]–/–A/CT/TP1014/M4Occasional(3)Occasional(3)923.674.1-

3.7/

CD17/

CD41/42[c.519_525dupCGGCGCC]+[=]–/–A/AT/TP11?9/M2Occasional(2)Systematic(8–12)*842.712.3

/

CD41/42/

CD71/72[c.895C>G]+[=]–/–A/AT/TCD41/42KLF1突變對

-地貧的修飾作用患者特征性指標(biāo)

0/

0,

/

,XmnI

(–/–)rs766432(AA/AC),rs9399137(TT/

CT)POR(95%

CI)KLF1mu/wt(case,

n=7)KLF1wt/wt(control,

n=362)性別 男:

女5:

2233:

1291.000發(fā)病年齡(歲),

mean

SD13.71±

10.035.88±

4.100.001血紅蛋白

(g/L),

mean

SD82.57±

7.8166.33±

17.530.006HbF(g/L),mean

SD

?39.58±

21.89.17±

11.05<0.001正規(guī)系統(tǒng)輸血,

No:Yes3:421:

3410.0070.082(0.017–0.391)貧血分類 TI:

TM7:

041:

321<0.0010.009(0.000–0.153)KLF1突變是減輕表型嚴(yán)重性的遺傳因素KLF1突變減輕重型

-地貧臨床表型作用

地貧病例重型

地貧中間型

地貧

0/

0

突變基因型臨床表型

0/

0

突變+KLF1+/-

突變地貧：珠蛋白合成不平衡性貧血

地貧合并修飾基因變異使珠蛋白合成趨于平衡從而減輕疾病嚴(yán)重性βγα減輕表型等位基因PHazardratio95%

CIKLF1

mutations<0.0010.2130.119-0.379HBBmutations

(

+)<0.0010.3530.305-0.409HGB2rs7482114(XmnI,

+)<0.0010.5120.432-0.608HBA

mutations<0.0010.6710.600-0.750HBS1L-MYBintergenic

regionrs9399137(C)<0.0010.7240.644-0.813BCL11Ars766432

(T)<0.0010.7610.680-0.851

-地貧修飾基因變異多因素分析KLF1突變是作用于表型嚴(yán)重程度最強(qiáng)的遺傳因素同行評議James

J.Bieker西奈山醫(yī)學(xué)院發(fā)育和再生生物學(xué)教授西奈山伊坎醫(yī)學(xué)院Bieker實(shí)驗(yàn)室主任“Liu

等增添理解血紅蛋白病表型變異性的知識。發(fā)現(xiàn)KLF1突變在β地貧患者中普遍存在，并可減輕表型。本文支持KLF1單等位基因突變可以修飾血紅蛋白病這一新概念。”

地貧攜帶者和HbH病的KLF1突變?nèi)后w分析ClinGenet,

2014.攜帶KLF1突變的

地貧攜帶者的MCV

和

MCH

值降低攜帶KLF1突變的

地貧攜帶者的HbA2

和HbF

水平升高減輕表型因素減輕因素發(fā)生頻率多因素分析輕表型組(

n=243)重表型組(n=438)OR95%CIP

valueHBAgenotypes75.31%28.99%7.2135.026-10.351﹤0.001HBBgenotypes9.88%2.48%4.4291.966-9.978﹤0.001性別58.03%41.82%2.5881.802-3.718﹤0.001KLF1mutations1.65%0.62%3.3550.541-20.8160.194Hb

H

病嚴(yán)重性與遺傳因素相關(guān)性分析ClinGenet,

2014.Impactofclass2or3KLF1variantsonclinicalseverityof

hemoglobinopathiesBlood,review

2016

地貧樣小細(xì)胞低色素性溶血性貧血體征：基因型:MCV 72.4

fLMCH 25.1

pg

/

1.17貧血面容,

肝脾腫大HBB:

N/

NKLF1:MCV 72.4

fLMCH 24.9pg

/

1.28貧血面容,

肝脾腫大HBB:

N/

NKLF1:c.519_52dupCGGCGCC/c.892G>C,

A298Pc.519_52dupCGGCGCC

/c.1012C>T,

P338S病例1

(4歲,

男)病例2

(12歲,

男)起?。?月,

新生兒黃疸6月,

新生兒黃疸血象：Hb79.0g/L,HbF

26.6%Hb97.0g/L,HbF

33.2%2個攜帶KLF1突變家系的遺傳分析EurJHumGenet,

2015.KLF1突變隱性遺傳性貧血的表型特征臨床和血液學(xué)表型非輸血依賴性貧血：

Hb

70-100

g/LRBC參數(shù)：MCV↓、MCH↓、Rtc

↑Hb分析：HbF↑、

/

↑、

/

+

↓良性紅細(xì)胞表型CD44：