2021年3月《American Journal of Human Genetics》（AJHG，美国人类遗传学杂志）在线发表了“集萃药康”与南方医科大学徐湘民教授、赵存友教授团队合作成果“Epigenetic inactivation of ERF reactivates γ-globin expression in β-thalassemia”。

该研究通过Erf基因敲除的CD34+HSPCs细胞移植NCG-X小鼠模型（NCG-kit-Cas9-TM，集萃药康，免辐照/髓系红细胞重建模型），揭秘了地贫治疗新靶点——ERF基因^[1]。

地中海贫血（Thalassemia，地贫）是一种常见的常染色体隐性遗传病，由于珠蛋白基因突变，导致珠蛋白肽链生物合成障碍，引起一种或几种珠蛋白肽链合成不足或完全缺乏，临床上表现为溶血性贫血，又分为α-地中海贫血和β-地中海贫血^{[2, 3]}。对于地贫的发病机制和诊断研究，科学家们在“胎儿血红蛋白（HbF）-成人血红蛋白（HbA）的分子转化机制的研究中已取得重大进展^[4]，但关于HbF沉默的表观遗传调控机制仍有待进一步解析。

图1. β-地中海贫血患者脊髓样本的甲基化组学与-转录组学研究表明ERF为HbF的抑制蛋白

本研究基于HbF极高（HbF≥95％）和极低（HbF≤5％）的β-地贫患者骨髓样本的甲基化和转录组学分析，发现了一个新的β-地贫表型修饰基因ERF（编码ETS2 repressor factor），ERF启动子区甲基化比例升高显著地降低了该基因在RNA和蛋白水平的表达，同时提高γ-globin和HbF的表达水平。

图2. Erf基因的缺失可上调γ-globin的体内表达

为进一步验证ERF基因与γ-globin表达的调控关系，研究者们利用Erf基因敲除的CD34+HSPCs进行了小鼠体内重建验证。常规免疫缺陷模型由于小鼠造血干细胞功能正常较难实现人红系细胞的重建，因此对于HSPCs重建验证工作来说，选择合适的动物模型实现红系细胞重建尤为重要。NCG-X小鼠以NCG免疫缺陷鼠为背景引入W41点突变，抑制小鼠造血干细胞功能，可成功实现人造血干细胞移植重建红系细胞。研究者们通过在NCG-X小鼠模型上移植ERF基因敲除后的CD34+HSPCs，分析红系细胞重建成功建模的小鼠外周血和骨髓样本，得到了与体外细胞实验相一致的结果，即通过基因编辑下调造血干细胞中ERF基因表达可以诱导后期分化出的红细胞表达更高水平的γ-globin。

本研究通过对临床样本甲基化与转录组学分析及体内外验证数据的整合发现了新的地贫表型调控基因ERF，其下调可解除HBG的转录抑制，重新开放γ-globin的表达，最终达到提升HbF水平，为β-地贫的临床诊断和治疗提供了新的科学依据和新靶点。

集萃药康自主研发的NCG-X小鼠以NCG重度免疫缺陷鼠为背景模型，利用Cas9技术在c-Kit基因中引入了W41点突变。该品系具有T/B/NK细胞免疫缺陷、造血干细胞功能抑制的特点，同时，该品系无需接受辐射即可接受人造血干细胞移植，重建T细胞、B细胞、红系细胞，是一种良好的人类造血干细胞移植和研究地贫的模型。

图3. A小鼠外周血流式检测结果显示NCG-X与NCG小鼠均为T/B/NK细胞缺失；B血常规检测结果显示NCG-X与B6，NCG小鼠相比，NCG-X小鼠红细胞及血红蛋白数量显著减少（8周龄小鼠）

图4. NCG-X小鼠进行人HSC重建后流式检测结果显示，NCG-X小鼠与辐照后的NCG小鼠相比，NCG-X小鼠不需要辐照即可高效重建人免疫系统，且重建后hCD45+比例增加。

图.5 NCG-X小鼠人HSC重建31周流式检测发现，与辐照后的NCG小鼠相比，NCG-X小鼠骨髓中的红细胞及髓系细胞重建比例显著增加。

免疫缺陷小鼠NCG品系助力众多研究者的科研工作，为生命科学、临床医学、新药研发等领域提供技术保障。目前免疫重建小鼠以重建功能性T细胞为主，重建NK细胞免疫系统对于细胞免疫及药物评价也同样至关重要，NCG-hIL15重建NK细胞的详情我们会在日后具体介绍。

集萃药康根据科研与应用需求开发了众多NCG-衍生品系，具体见下表。点击“阅读原文”可参与活动或者查看品系具体详情。

参考文献:

[1]. Bao et al., Epigenetic inactivation of ERF reactivates g-globin expression in b-thalassemia, The American Journal of Human Genetics (2021), https://doi.org/10.1016/j.ajhg.2021.03.005.

[2]. Vinjamur, D.S., Bauer, D.E., and Orkin, S.H. (2018). Recent progress in understanding and manipulating haemoglobin switching for the haemoglobinopathies. Br. J. Haematol. 180, 630–643.

[3]. Wienert, B., Martyn, G.E., Funnell, A.P.W., Quinlan, K.G.R., and Crossley, M. (2018). Wake-up Sleepy Gene: Reactivating Fetal Globin forb-Hemoglobinopathies. Trends Genet. 34, 927–940.

[4]. Mettananda, S., and Higgs, D.R. (2018). MolecularBasis and Genetic Modifiers of Thalassemia. Hematol. Oncol. Clin. North Am. 32,177–191.