Cell Stem Cell（IF=19.8）丨重庆医科大学团队发现造血干细胞抵抗电离辐射的关键调节

Nynrin与造血干细胞辐射损伤研究背景

随着电离辐射在多领域广泛应用，随之而来的辐射损伤防护问题日益重要。骨髓造血组织是电离辐射敏感组织，其中造血干细胞（Hematopoietic Stem Cells, HSCs）对维持正常造血至关重要，而它们对电离辐射展现出高度的敏感性。线粒体由于其自身的结构特征，包括线粒体DNA无组蛋白保护，缺乏有效的DNA损伤修复系统等，使其极易受到电离辐射的损伤。鉴于线粒体在能量代谢、信号转导等基本生命活动中扮演的核心调控角色，深入了解电离辐射如何影响HSCs的线粒体功能，探究可能的保护机制，对于增强HSCs抵抗电离辐射损伤的能力、维护其正常功能具有极为重要的科学价值和临床意义。

2024年7月1日，重庆医科大学基础医学院侯宇教授团队联合陆军军医大学王军平教授团队、重庆医科大学附属儿童医院窦颖教授团队在国际知名期刊《Cell Stem Cell》杂志发表了题为“Nynrin preserves hematopoietic stem cell function by inhibiting the mitochondrial permeability transition pore opening”的研究论文。重庆医科大学基础医学院侯宇教授、陆军军医大学军事预防医学院王军平教授，以及重庆医科大学附属儿童医院血液肿瘤科窦颖教授为该论文的共同通讯作者，重庆医科大学基础医学院周成芳副教授与西南医院血液病中心科研助理匡梅为论文的并列第一作者。

本文为文献解读，研究发现归属于原论文团队；赛业提供模型的信息按本文研究材料介绍呈现。原文线粒体易受损的概括用于说明背景，不应理解为线粒体完全没有DNA修复能力。

Nynrin研究使用了哪些模型？

在该研究中，研究人员构建了造血系统特异性Nynrin条件敲除小鼠，Nynrin过表达小鼠以及Nynrin^EGFP Knock-in小鼠（三种小鼠均由赛业生物提供）。体外则采用了宫颈癌与直肠癌患者的外周血单个核细胞，骨髓单个核细胞以及正常人的外周血单个核细胞，骨髓单个核细胞。

条件敲除、过表达与EGFP敲入分别用于不同研究问题，不能由商品flox名称直接推定造血系统重组状态。具体模型需结合Cre组合、基因型及论文设计判断。

技术方法与检测指标

研究人员采用了多项技术方法。包括单细胞测序、微量RNA-Seq、CUT-Tag Seq、流式细胞分选技术等，以及线粒体的多项指标检测，包括线粒体膜通透转换孔（MPTP）检测、线粒体膜电位、活性氧检测等。

线粒体通透性转换孔英文为mitochondrial permeability transition pore，常写作mPTP；本文原有MPTP写法均指这一结构。MMP、ROS与mPTP分别对应膜电位、活性氧和孔开放相关指标，需结合实验设计解读。

技术路线

01 构建Nynrin条件敲除小鼠、Nynrin过表达、及Nynrin^EGFP KI小鼠模型

02 流式检测Nynrin敲除及过表达对HSC功能的影响

03 RNA-Seq联合CUT-Tag分析Nynrin影响HSC功能的机制

04 Nynrin敲除后的HSC表型Rescue实验以及过表达Nynrin对HSC抵抗电离辐射的影响

Nynrin如何调控HSC线粒体功能？

1. NYNRIN在经电离辐射后的HSC中高表达

研究人员通过收集宫颈癌、直肠癌患者以及正常人的HSC进行电离辐射，发现NYNRIN在辐照后的HSC中表达显著增加，并且呈现辐照剂量依赖。同时在辐照前后HSC的RNA-Seq中，也检测到NYNRIN的表达上调，提示NYNRIN可能参与调控HSC对辐射的敏感性。

图1 NYNRIN在辐照后的HSC中高表达[1]

2. Nynrin敲除导致小鼠HSC线粒体功能障碍

随后研究人员构建了Nynrin造血系统特异性条件敲除小鼠模型（由赛业生物提供），发现Nynrin敲除损害小鼠HSC线粒体功能。具体表现在HSC线粒体膜电位（MMP）降低、活性氧（ROS）增加以及线粒体膜通透转换孔（MPTP）的持续开放，上述线粒体表型进一步诱导HSC发生坏死样的细胞死亡。

图2 Nynrin敲除导致HSC线粒体功能障碍^[1]

3. 敲除Nynrin通过增加Ppif的转录影响HSC功能

进一步的机制探究以及回复实验表明：Nynrin主要是通过转录抑制Ppif的表达，维持MPTP的关闭，维持HSC线粒体稳态，而敲除Nynrin则增加Ppif的转录，导致CypD合成增加，进而导致MPTP持续开放，损害HSC线粒体功能。

图3 敲除Ppif能显著回复Nynrin敲除导致的HSC表型^[1]

4. 过表达Nynrin有利于HSC抵抗电离辐射

考虑到Nynrin可能参与调控HSC对电离辐射的敏感性，研究人员构建了Nynrin过表达小鼠（由赛业生物提供），发现过表达Nynrin能显著提高HSC对电离辐射的抵抗能力，具体表现在HSC的重建造血能力增加、线粒体功能维持稳定、DNA损伤相对减少。

图4 Nynrin过表达显著提高HSC的辐射抵抗力^[1]

研究证据归纳与机制解释

Nynrin-Ppif-CypD机制如何串联？

Nynrin缺失→Ppif转录增加→CypD增加→mPTP异常开放→线粒体稳态受损。此链条用于概括本文研究，完整因果判断仍需结合各项实验。[1]

“Ppif恢复实验”意味着什么？

论文摘要明确列出Ppif单倍剂量不足及CypD药理抑制等策略改善相关缺陷。本文“敲除Ppif”的概括应结合具体等位基因与实验组理解，不能直接替换成所有Ppif完全敲除情境。[1]

研究结论及应用边界

总的来说，这项研究不仅揭示了Nynrin介导的线粒体膜通透性调控机制在HSCs稳态维持及辐射损伤中的重要调控作用，也为辐射损伤防治提供了新的靶点，另一方面，通过干预这一机制也可能为肿瘤放疗增敏提供新的途径。

图5 Nynrin调控HSC线粒体稳态的分子机制^[1]

潜在靶点和放疗增敏途径属于研究线索，不等于已建立人体辐射防护或肿瘤治疗方案；不同正常组织与肿瘤背景中的作用需要独立验证。

动物模型定制服务

赛业生物致力于更好地服务客户，为您构建更好的动物模型，可提供多种个性化定制服务类型，包括TurboKnockout基因编辑小鼠、CRISPR-Pro基因敲除/敲入大小鼠、转基因大小鼠在内的多种动物模型。本试验所使用的造血系统特异性Nynrin条件敲除小鼠，Nynrin过表达小鼠以及Nynrin^EGFP Knock-in小鼠，均由赛业生物提供。

可结合研究目标了解基因敲除小鼠定制、转基因小鼠与基因敲入小鼠，检测需求可参考表型分析。更多资料见技术指南中心。

Nynrin小鼠模型与资源

下述交付时效、福利和资源状态沿用文章发布背景；实际库存、活动条件和交付周期请以当前确认信息为准，不作为所有订单承诺。

赛业生物构建了NYNRIN基因敲除小鼠与条件性基因敲除小鼠，更有活体小鼠已加入『红鼠资源库』，快至2周交付！确保您在短时间内获得更具性价比的实验用鼠，为您的研究加点速~

Nynrin KO小鼠

小鼠福利，限定发放中~

品系名称：

C57BL/6JCya-Nynrin^em1/Cya

品系编号：

KOCMP-277154-Nynrin-B6J-VA

产品编号：

S-KO-08931

应用方向：

癌症,遗传,血液,肾脏,呼吸,罕见病

打靶方案：

Nynrin flox小鼠

小鼠福利，限定发放中~

品系名称：

C57BL/6JCya-Nynrin^em1flox/Cya

品系编号：

CKOCMP-277154-Nynrin-B6J-VA

产品编号：

S-CKO-10062

应用方向：

癌症,遗传,血液,肾脏,呼吸,罕见病

打靶方案：

参考文献

[1]Zhou C, Kuang M, Tao Y, Wang J, Luo Y, Fu Y, Chen Z, Liu Y, Li Z, Wu W, Wang L, Dou Y, Wang J, Hou Y. Nynrin preserves hematopoietic stem cell function by inhibiting the mitochondrial permeability transition pore opening. Cell Stem Cell. 2024 Jun 25:S1934-5909(24)00215-7. doi: 10.1016/j.stem.2024.06.007. 

页面标签

FAQ：Nynrin与造血干细胞辐射损伤