端粒磨损成为衰老造血和白血病发生中克隆选择的工具Telomere attrition becomes an instrument for clonal selection in aging hematopoiesis and leukemogenesis | Nature Genetics

环球医讯 / 干细胞与抗衰老来源:www.nature.com英国 - 英语2025-09-05 07:10:38 - 阅读时长3分钟 - 1429字
本研究揭示端粒磨损在衰老相关克隆性造血(CH)和白血病发生中的核心作用。通过分析45.4万名参与者数据,发现剪接因子突变型CH与短端粒遗传易感性相关,端粒磨损在老年阶段成为克隆选择的关键机制。剪接因子突变通过阻止端粒过度缩短促进克隆扩增,PPM1D突变则通过抑制DNA损伤应答信号传导发挥类似作用,为针对剪接因子突变相关血液肿瘤的治疗提供了新思路。
端粒磨损克隆性造血剪接因子突变白血病端粒长度调控造血干细胞肿瘤治疗端粒稳态化疗抵抗端粒长度估算
端粒磨损成为衰老造血和白血病发生中克隆选择的工具

摘要

剪接因子基因突变驱动克隆性造血(CH)和髓系恶性肿瘤发生的机制及其与衰老的密切关联尚不明确。我们通过研究45.4万名英国生物样本库参与者发现,不同于其他CH亚型,剪接因子突变型CH在端粒遗传预测较短的人群中更为常见。端粒磨损在高龄阶段成为克隆选择的工具,剪接因子突变通过“挽救”造血干细胞(HSC)免于端粒临界缩短促进其存活。研究揭示了端粒维持对终身造血的作用,并确定了不同剪接因子突变驱动白血病发生的共享机制,为开发针对剪接因子突变CH和血液肿瘤的新疗法提供了理论依据。

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端粒长度与CH亚型的关联

研究显示,与其他CH亚型不同,剪接因子突变型CH(SF-CH)在端粒遗传预测较短的人群中显著富集。孟德尔随机化分析证实,端粒缩短与PPM1D、SF3B1和SRSF2突变驱动的CH存在因果关联。进一步分析发现:

  • 遗传性短端粒人群(LTL-PRS评分低)中,PPM1D、SF3B1突变CH风险显著升高
  • 克隆大小与端粒长度关系:携带DNMT3A、TET2突变的克隆随扩增发生端粒缩短,而SF3B1、SRSF2突变克隆表现出端粒延长趋势
  • 机制差异:PPM1D突变通过抑制DNA损伤应答信号传导,而剪接因子突变可能通过维持端粒长度促进克隆适应性

单细胞测序验证

通过对83.8岁SF-CH患者造血干细胞克隆的单细胞测序分析发现:

  • 携带SF3B1-K666N突变的克隆端粒长度显著长于野生型克隆(3,671 bp vs 3,129 bp)
  • 端粒荧光原位杂交(flow-FISH)验证显示,SF3B1突变细胞在端粒高分位组富集

TERT启动子突变研究

在英国生物样本库中鉴定出148例TERT启动子突变CH患者,其端粒遗传风险评分(LTL-PRS)显著低于非携带者。这一发现与PPM1D和SF-CH的观察结果一致,支持端粒磨损驱动克隆选择的普适机制。

机制模型

提出端粒长度调控克隆造血的动态模型(图5):

  1. 正常端粒人群:年龄相关端粒缩短限制克隆扩增
  2. 长端粒遗传:DNMT3A、TET2突变克隆在端粒较长的造血干细胞中更易扩增
  3. 短端粒遗传:端粒临界缩短触发DNA损伤应答,选择性压力促进剪接因子突变或PPM1D突变克隆存活
  4. 端粒稳态失衡:克隆扩增导致的端粒磨损进一步驱动二次突变(如SF3B1)以恢复克隆适应性

临床意义

  1. 年龄相关性:SF-CH在60岁后发病率陡增,与骨髓增生异常综合征(MDS)流行病学一致
  2. 治疗靶点:剪接因子突变通过维持端粒长度促进肿瘤发生,提示靶向端粒稳态的治疗潜力
  3. 化疗抵抗:PPM1D突变在未接受过细胞毒性治疗的患者中普遍存在,提示其驱动克隆衰老相关选择的独特机制

方法学创新

  1. 端粒长度估算:整合全基因组测序(WGS)与qPCR验证,建立高通量端粒长度分析流程
  2. 系统发生树构建:利用单细胞克隆测序数据重建克隆演化轨迹,揭示端粒动态与突变积累的关系
  3. 功能验证:通过CRISPR敲除TERT基因验证其在端粒稳态中的核心作用

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