Runx1-flox 基因敲除小鼠

RUNX1，也称为Runt-related transcription factor 1或AML1，是一种重要的转录因子，在正常造血过程中发挥着关键作用。它参与了从胚胎干细胞到成熟血细胞的发育过程，调控着造血干细胞的增殖、分化和存活。RUNX1基因的异常表达或功能缺失与多种血液系统疾病，尤其是白血病的发生发展密切相关。

在造血过程中，RUNX1基因的表达受到多个转录增强子的时空调控。研究发现，RUNX1基因位于一个1.1Mb大小的拓扑关联结构域（TAD）中，该结构域由收敛的CTCF位点定义。随着胚胎干细胞（ESC）向中胚层的分化，TAD内的染色质可及性、RUNX1增强子-启动子（E-P）相互作用以及CTCF-CTCF相互作用增加，同时RUNX1基因从P2启动子开始表达。进一步分化为造血祖细胞时，与RUNX1相关的TAD内形成了组织特异性的亚TAD，E-P相互作用发生转变，P1启动子发生去甲基化，两个启动子均表现出强烈的RUNX1基因表达。此外，删除启动子附近的CTCF位点对E-P相互作用没有明显影响，但会导致TAD结构部分丢失，轻微影响基因表达，并延缓造血发育。这些结果表明，在大型多启动子发育基因的调控中，动态的亚TAD染色质边界在建立TAD结构和协调基因表达中发挥着重要作用[1]。

RUNX1基因的异常，如点突变、融合基因形成等，是导致白血病发生的重要因素之一。例如，RUNX1-EVI1融合基因是一种在白血病中常见的基因融合形式，它通过抑制野生型RUNX1的功能、抑制Jun激酶（JNK）通路、促进细胞生长、抑制TGF-β介导的生长抑制和抑制C/EBPα等机制，发挥致癌作用。在体内，RUNX1-EVI1杂合子敲入小鼠由于中枢神经系统出血和与RUNX1-/-小鼠相似的严重造血缺陷而在子宫内死亡，这表明RUNX1-EVI1在体内具有抑制野生型RUNX1功能的强效作用。此外，表达RUNX1-EVI1的骨髓细胞移植到小鼠体内可以诱导急性髓系白血病的发生，而RUNX1-EVI1敲入嵌合体小鼠发展为急性巨核细胞白血病。这些结果表明，RUNX1-EVI1在t(3;21)-阳性白血病的发病机制中起着不可或缺的作用[2]。

除了融合基因外，RUNX1基因的点突变也是白血病发病的重要机制之一。研究发现，在急性髓系白血病（AML）患者中，RUNX1基因的点突变主要分布在Runt结构域，并且与NPM1基因突变几乎互斥。这些突变导致RUNX1蛋白的DNA结合功能受损，但仍保持β亚基结合活性，从而产生显性抑制效应。此外，RUNX1基因的杂合性缺失在AML的发生发展中起着重要作用，这表明RUNX1基因是一种肿瘤抑制基因。然而，RUNX1基因的异常本身并不足以导致白血病的发生，还需要与其他遗传改变协同作用才能促进白血病的形成[4][5]。

此外，RUNX1基因的突变还与儿童癌症的发生有关。研究发现，在1120名20岁以下癌症患者中，有8.5%的患者存在RUNX1基因的突变，而正常人群中该比例仅为1.1%。这些突变与患者家族癌症史没有明显的相关性，这表明RUNX1基因突变在儿童癌症的发生中起着独立的作用[3]。

除了白血病外，RUNX1基因的异常还与胃肠道肿瘤的发生发展密切相关。研究发现，在肠道上皮细胞中缺失RUNX1表达可以显著增强Apc(Min)小鼠的肿瘤发生。此外，在Apc野生型小鼠中，上皮细胞中RUNX1的缺失也足以导致肿瘤的发生。RUNX1的缺失与炎症和肠道代谢相关基因的全球表达改变有关，并与转移表型相关基因集和不良预后相关。基因特异性分析显示，RUNX1缺陷的结肠上皮细胞中与干细胞/祖细胞群体扩张相关的基因表达增加。这些结果表明，RUNX1是一种新的胃肠道肿瘤抑制基因，在维持肠道干细胞/祖细胞群体与上皮细胞分化之间的平衡中发挥着重要作用[6]。

综上所述，RUNX1基因在正常造血过程中发挥着关键作用，其异常表达或功能缺失与多种血液系统疾病和胃肠道肿瘤的发生发展密切相关。RUNX1基因的融合、点突变和杂合性缺失是导致白血病和胃肠道肿瘤发生的重要因素之一。深入研究RUNX1基因的调控机制和功能，对于揭示相关疾病的发病机制和开发新的治疗策略具有重要意义。