遗传修饰基因与地中海贫血表型

遗传修饰基因与地中海贫血表型中国南方高发地区人群携带率3%-24%

和

地贫广泛分布于世界热带和亚热带BloodRev,

2012.

-和

-地中海贫血的概况世界上最常见的人类单基因病之一由

/

-珠蛋白基因缺陷导致的常染色体隐性遗传病临床上分三类：轻型（特征）、中间型（TI）和重型

（

TM

）地贫杂合子具有抵抗疟疾的优势ThalassemiaIntermedia

(TI)ThalassemiaMajor

(TM)ThalassemiaMinor

(Trait)

-地中海贫血人

-珠蛋白基因突变使

-珠蛋白肽链合成减少或丧失而导致的遗传性溶血性贫血(OMIM:

#604131)HBA2:

OMIM

141850; HBA1:OMIM+141800

-地中海贫血人

-珠蛋白基因突变使

-珠蛋白肽链合成减少或丧失而导致的遗传性溶血性贫血(OMIM:

#613985)HBB:OMIM

+141900地中海贫血

(地贫)致病基因：疾病发生的分子病因

-地贫：

16p13.3

-

-珠蛋白基因突变

-地贫：

11p15.5-

-珠蛋白基因突变同类基因型临床表型差异大修饰基因：影响表型变异

地贫临床表型与基因型的关系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.人类

-珠蛋白基因组织结构人类

-珠蛋白基因组织结构

2

1

2

1

3’HVRinterξHVR5’3’4个功能性的

基因3个功能性的

基因2个功能性的

基因0个功能性的

基因1个功能性的

基因正常静止型

地贫轻型

地贫HbH

病HbBart’s胎儿水肿综合征

地中海贫血表型和基因型的关系LCR3’HS1

G

A

地中海贫血表型和基因型的关系

N/

N

0/

N

or

+/

N

+/

+

+/

0

0/

0正常轻型

地贫中间型

地贫重型

地贫中间型或重型

地贫

-thalassemia(

/

+

)

-thalassemia(

/

+

)γ βαNormal

-地贫导致

/

非

链比例下降,

-地贫则引起/

非

链比例上升地贫：珠蛋白合成不平衡性贫血NatMed,

2015血红蛋白转换调节规律%（）珠蛋白合成

地贫发病时期血红蛋白转换调节因子NatMed,

2015BCL11AMYBKLF1重要的

地贫表型遗传修饰基因

珠蛋白基因型

珠蛋白基因突变

珠蛋白基因重复HbF的调节基因Xmn1-G

(T)SNPat11p15HMIPat6q23BCL11Aat

2p16KLF1at

19p15中间型地贫:

地贫复合

地贫成

员Hb(g/L)MCV(fL)MCH(pg)HbA2(%)HbF(%)

地贫

地贫I2:

父亲12969.421.25.3─

CD17/

N––SEA/

I1:

母亲10064.820.14.7─

IVS-Ⅱ-654/

N––SEA/

–

4.2II1:

先证者6651.716.04.038.1

CD

17/

IVS-Ⅱ-654––SEA/

–

4.2地中海贫血预防控制操作指南.

人民军医出版社,

2011.地贫：珠蛋白合成不平衡性贫血

地贫合并

地贫使珠蛋白合成趋于平衡，从而减轻疾病严重性βγα中间型地贫:

地贫复合

珠蛋白基因三联体临床特征血液学表型基因型地贫体征发病年龄输血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.地贫：珠蛋白合成不平衡性贫血

地贫携带者合并

-三联体增加珠蛋白合成不平衡从而加重疾病严重性βγα“Reductionof

-globinexpressionmayprovideanequallyplausibleapproachtoamelioratingclinicallysevereformsofβ-thalassemia,andinparticular,theverycommonsubgroupofpatientswithhemoglobinEβ-thalassemiathatmakesupapproximatelyhalfofallpatientsborneachyearwithsevere

β-thalassemia.”Blood2015;

125;3694-3710HBB环境遗传及其他因素的贡献SNP染色体定位6q2311p152p16HMIP影响HbF水平的主要遗传因素19p13BCL11AHMIP其他未知基因BCL11AHBG年龄/性别19%15%10%KLF1%？KLF1c.519_525dupCGGCGCCc.895C>GCurrOpinHematol,2009.

Blood,

2014. NatMed,

2015KLF1在红细胞生成中的多功能性及其作用机制红细胞终末成熟珠蛋白转换调节红系发育和分化Blood,2008;

2011.MEPG1MTerminal

differentiationKLF1Cellcycle

regulationSG2KLF1

-Thalassemia假设:检验可升高HbF的红系转录因子—KLF1

突变是否存在：与

-地贫发生相关的频率地域差异？与

-地贫表型相关的潜在修饰作用？KLF1突变群体遗传学分析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)

中国南方地贫高发区的KLF1突变发生率明显高于北方地区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.中国南方人群的KLF1突变谱突变AA变异位点类型功能预测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%)

携带KLF1突变的正常个体的MCV

和MCH

值降低Normal

Individuals

-Thalassemia

TraitKLF1突变携带者及KLF1突变复合

地贫个体的HbA2和

HbF

水平升高12例携带KLF1突变的

-地贫患者的临床和实验室资料临床指标血液标学指基因型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突变对

-地贫的修饰作用患者特征性指标

0/

0,

/

,XmnI

(–/–)rs766432(AA/AC),rs9399137(TT/

CT)POR(95%

CI)KLF1mu/wt(case,

n=7)KLF1wt/wt(control,

n=362)性别 男:

女5:

2233:

1291.000发病年龄(岁),

mean

SD13.71±

10.035.88±

4.100.001血红蛋白

(g/L),

mean

SD82.57±

7.8166.33±

17.530.006HbF(g/L),mean

SD

‡39.58±

21.89.17±

11.05<0.001正规系统输血,

No:Yes3:421:

3410.0070.082(0.017–0.391)贫血分类 TI:

TM7:

041:

321<0.0010.009(0.000–0.153)KLF1突变是减轻表型严重性的遗传因素KLF1突变减轻重型

-地贫临床表型作用

地贫病例重型

地贫中间型

地贫

0/

0

突变基因型临床表型

0/

0

突变+KLF1+/-

突变地贫：珠蛋白合成不平衡性贫血

地贫合并修饰基因变异使珠蛋白合成趋于平衡从而减轻疾病严重性βγα减轻表型等位基因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

-地贫修饰基因变异多因素分析KLF1突变是作用于表型严重程度最强的遗传因素同行评议James

J.Bieker西奈山医学院发育和再生生物学教授西奈山伊坎医学院Bieker实验室主任“Liu

等增添理解血红蛋白病表型变异性的知识。发现KLF1突变在β地贫患者中普遍存在，并可减轻表型。本文支持KLF1单等位基因突变可以修饰血红蛋白病这一新概念。”

地贫携带者和HbH病的KLF1突变群体分析ClinGenet,

2014.携带KLF1突变的

地贫携带者的MCV

和

MCH

值降低携带KLF1突变的

地贫携带者的HbA2

和HbF

水平升高减轻表型因素减轻因素发生频率多因素分析轻表型组(

n=243)重表型组(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性别58.03%41.82%2.5881.802-3.718﹤0.001KLF1mutations1.65%0.62%3.3550.541-20.8160.194Hb

H

病严重性与遗传因素相关性分析ClinGenet,

2014.Impactofclass2or3KLF1variantsonclinicalseverityof

hemoglobinopathiesBlood,review

2016

地贫样小细胞低色素性溶血性贫血体征：基因型:MCV 72.4

fLMCH 25.1

pg

/

1.17贫血面容,

肝脾肿大HBB:

N/

NKLF1:MCV 72.4

fLMCH 24.9pg

/

1.28贫血面容,

肝脾肿大HBB:

N/

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

A298Pc.519_52dupCGGCGCC

/c.1012C>T,

P338S病例1

(4岁,

男)病例2

(12岁,

男)起病：6月,

新生儿黄疸6月,

新生儿黄疸血象：Hb79.0g/L,HbF

26.6%Hb97.0g/L,HbF

33.2%2个携带KLF1突变家系的遗传分析EurJHumGenet,

2015.KLF1突变隐性遗传性贫血的表型特征临床和血液学表型非输血依赖性贫血：

Hb

70-100

g/LRBC参数：MCV↓、MCH↓、Rtc

↑Hb分析：HbF↑、

/

↑、

/

+

↓良性红细胞表型CD44：