β地中海貧血模型：Hbb-bs&Hbb-bt DKO小鼠的介紹與構(gòu)建應(yīng)用

本期和大家見(jiàn)面的是β地中海貧血模型——Hbb-bs&Hbb-bt DKO小鼠，先讓小賽帶大家了解一下β地中海貧血（β-thalassemia）。這是一種由血紅蛋白β鏈（β-globin）合成減少或缺失引起的遺傳性血液疾病，是WHO關(guān)注的全球社會(huì)公共問(wèn)題之一^[1]。

HBB基因突變致病
血紅蛋白（Hemoglobin, Hb）是紅細(xì)胞中負(fù)責(zé)將氧氣輸送到全身的蛋白質(zhì)，其結(jié)構(gòu)主要由兩個(gè)α-globin亞基和兩個(gè)β-globin亞基組成。每個(gè)亞基都包含一個(gè)血紅蛋白分子中心的血紅素（Heme）分子，血紅素可結(jié)合一個(gè)鐵離子，使血紅蛋白具有攜氧的能力。

在正常成年人體內(nèi)，β-globin鏈由HBB基因編碼。兩條β-globin鏈與兩條α-globin鏈（由HBA1基因或HBA2基因編碼）構(gòu)成的成人血紅蛋白（HbA）約占總血紅蛋白的97%^[2]。β地中海貧血患者HBB基因突變?cè)斐?beta;-globin鏈合成減少或缺失，導(dǎo)致血紅蛋白水平較低并引起紅細(xì)胞生成障礙、紅細(xì)胞過(guò)早破壞和貧血等癥狀。

β地中海貧血的臨床類型
由導(dǎo)致β-globin鏈生成完全缺失的突變?cè)斐傻牡刂泻Ｘ氀�稱為β⁰地中海貧血，而由β-globin鏈生成部分受抑制的突變導(dǎo)致的則稱為β⁺地中海貧血^[3]。

重型β地中海貧血患者攜帶β⁰或β⁺地中海貧血純合突變或β⁰與β⁺地中海貧血雙重雜合突變，β-globin鏈生成完全或幾乎完全缺失，以致含有β-globin鏈的HbA合成減少或消失。β-globin鏈的缺失造成α-globin鏈與非α-globin鏈合成比例不平衡，導(dǎo)致α-globin鏈相對(duì)過(guò)剩并在紅細(xì)胞內(nèi)形成包涵體，導(dǎo)致紅細(xì)胞膜的氧化損傷，造成紅細(xì)胞破壞及骨髓無(wú)效造血。

輕型β地中海貧血患者攜帶β⁰或β⁺地中海貧血雜合突變，β-globin鏈合成輕度減少，其病理癥狀較輕。

中間型β地中海貧血患者攜帶某些β⁺地中海貧血雙重雜合突變和某些異型地中海貧血純合突變，或兩種不同變異型珠蛋白生成障礙性貧血突變的雙重雜合狀態(tài)，其病理生理改變介于重型和輕型之間^[4]。

Hbb基因編輯模型構(gòu)建
C57BL/6小鼠存在Hbb-bs和Hbb-bt兩個(gè)高度相似的成年β-globin蛋白編碼基因，這兩個(gè)基因位于小鼠7號(hào)染色體上的相鄰位置且都包含3個(gè)外顯子^[5-6]。Hbb-bs&Hbb-bt DKO小鼠是利用基因編輯技術(shù)同時(shí)敲除C57BL/6J小鼠Hbb-bs基因和Hbb-bt基因所構(gòu)建的β地中海貧血疾病模型。該模型純合致死，雜合小鼠呈現(xiàn)血紅蛋白含量、紅細(xì)胞計(jì)數(shù)、紅細(xì)胞壓積、平均紅細(xì)胞血紅蛋白濃度、紅細(xì)胞分布寬度、血小板數(shù)、脾臟大小和紅細(xì)胞形態(tài)等指標(biāo)異常的嚴(yán)重地中海貧血典型特征并具有生育能力。因此，雜合Hbb-bs&Hbb-bt DKO小鼠可用于與β地中海貧血相關(guān)的研究。

Hbb-bs&Hbb-bt DKO模型驗(yàn)證數(shù)據(jù)
(1)生長(zhǎng)曲線

雜合Hbb-bs&Hbb-bt DKO小鼠和野生型（WT）小鼠的體重變化曲線

雌性和雄性雜合Hbb-bs&Hbb-bt DKO小鼠均呈現(xiàn)和野生型小鼠較為一致的生長(zhǎng)狀況。

(2) 生存曲線

雜合Hbb-bs&Hbb-bt DKO小鼠和野生型（WT）小鼠的生存曲線

雄性雜合Hbb-bs&Hbb-bt DKO小鼠在第13周開(kāi)始出現(xiàn)死亡情況，雌性雜合Hbb-bs&Hbb-bt DKO小鼠在第15周開(kāi)始出現(xiàn)死亡情況。

(3) 血常規(guī)檢測(cè)

14周齡雄性雜合Hbb-bs&Hbb-bt DKO小鼠和野生型（WT）小鼠血常規(guī)檢測(cè)
 

14周齡雄性雜合Hbb-bs&Hbb-bt DKO小鼠和C57BL/J野生型小鼠血涂片檢測(cè)分析

血涂片分析結(jié)果顯示雜合Hbb-bs&Hbb-bt DKO小鼠有核細(xì)胞數(shù)占比增加，紅細(xì)胞中央淺染區(qū)擴(kuò)大且出現(xiàn)較多異形、碎片紅細(xì)胞和有核紅細(xì)胞。其外周血中存在靶形紅細(xì)胞（黃色箭頭）、棘形狀紅細(xì)胞（紅色箭頭）、淚滴狀紅細(xì)胞（綠色箭頭）和破碎狀紅細(xì)胞（藍(lán)色箭頭）等多種異常形態(tài)紅細(xì)胞。C57BL/J野生型小鼠紅細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)完整，呈現(xiàn)雙凹圓盤狀且未見(jiàn)明顯異常。
 

賽業(yè)生物血液疾病相關(guān)模型

除β地中海貧血外，賽業(yè)生物還開(kāi)發(fā)了一系列針對(duì)血液疾�。ㄌ貏e是血液罕見(jiàn)病）的基因編輯模型，包含基因敲除、基因敲入、點(diǎn)突變等類型，同時(shí)，我們也可根據(jù)研究人員的需求進(jìn)行定制或合作開(kāi)發(fā)。

參考文獻(xiàn)：
[1]Galanello R, Origa R. Beta-thalassemia. Orphanet J Rare Dis. 2010 May 21;5:11.

[2]Hardison RC. Evolution of hemoglobin and its genes. Cold Spring Harb Perspect Med. 2012 Dec 1;2(12):a011627.

[3]Thein SL. Molecular basis of β thalassemia and potential therapeutic targets. Blood Cells Mol Dis. 2018 May;70:54-65.

[4]Origa R. β-Thalassemia. Genet Med. 2017 Jun;19(6):609-619.

[5]Zhang F, Zhang B, Wang Y, Jiang R, Liu J, Wei Y, Gao X, Zhu Y, Wang X, Sun M, Kang J, Liu Y, You G, Wei D, Xin J, Bao J, Wang M, Gu Y, Wang Z, Ye J, Guo S, Huang H, Sun Q. An extra-erythrocyte role of haemoglobin body in chondrocyte hypoxia adaption. Nature. 2023 Oct;622(7984):834-841.

[6]Trimborn T, Gribnau J, Grosveld F, Fraser P. Mechanisms of developmental control of transcription in the murine alpha- and beta-globin loci. Genes Dev. 1999 Jan 1;13(1):112-24.