Runx1-KO 基因敲除小鼠

Runx1基因，也称为Runt相关转录因子1（Runt-related transcription factor 1），是一个重要的转录因子，它在发育过程中对造血系统的形成和功能起着关键作用。Runx1基因表达受到多个造血增强子的时空调控，并通过两种不同的启动子进行表达。在造血细胞发育过程中，Runx1基因的表达和调控受到三维染色质结构的动态影响，包括拓扑相关结构域（TAD）的形成和增强子-启动子（E-P）的相互作用。

研究发现，Runx1基因位于一个1.1 Mb的TAD中，由多个CTCF结合位点界定。在胚胎干细胞（ESC）分化为间充质细胞的过程中，TAD中的染色质可及性、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。当分化为造血祖细胞时，形成了组织特异性的亚TAD，E-P相互作用发生变化，P1启动子去甲基化，Runx1基因从两个启动子都表现出强表达。亚TAD边界的CTCF位点缺失会导致TAD结构的部分丧失，轻微影响基因表达，并延迟造血发育[1]。

Runx1基因的异常与多种血液系统恶性肿瘤有关。例如，RUNX1-EVI1融合基因是由t(3;21)(q26;q22)染色体易位产生的，这种融合基因在骨髓增生异常综合征或慢性粒细胞白血病的恶性转化中具有致癌作用。RUNX1-EVI1通过显性负效应抑制野生型RUNX1的功能，抑制JNK信号通路，通过AP-1刺激细胞生长，抑制TGF-β介导的生长抑制，并抑制C/EBPα的表达。RUNX1-EVI1杂合子敲入小鼠在子宫内死亡，表现出与Runx1-/-小鼠相似的中枢神经系统出血和造血缺陷，表明RUNX1-EVI1在体内显性抑制野生型RUNX1的功能。RUNX1-EVI1的表达可以诱导小鼠发生急性粒细胞白血病，表明其在白血病发生中起着不可或缺的作用。RUNX1-EVI1主要通过C端结合蛋白招募组蛋白脱乙酰基转移酶发挥作用，组蛋白脱乙酰基转移酶可能成为治疗RUNX1-EVI1表达白血病的分子治疗靶点[2]。

在儿童和青少年癌症中，也发现了Runx1基因的胚系突变。在1120名20岁以下的患者中，对565个基因进行了全基因组测序或全外显子测序，其中包括60个与常染色体显性癌症易感综合征相关的基因。在95名患者（8.5%）中发现了被认为具有致病性或可能致病性的突变，而在1000基因组项目中未患癌症的966人中这一比例为1.1%，在自闭症研究中为0.6%。在受影响的儿童和青少年癌症患者中，最常突变的基因是TP53（50例）、APC（6例）、BRCA2（6例）、NF1（4例）、PMS2（4例）、RB1（3例）和RUNX1（3例）。在58名具有易感突变和家族史信息的患者中，40%有癌症家族史。这些研究结果表明，在儿童和青少年癌症患者中，胚系突变在癌症易感基因中的比例较高，而家族史并不能预测大多数患者是否具有潜在的易感综合征[3]。

在急性髓系白血病（AML）中，Runx1基因的突变也经常被报道。研究发现，Runx1基因突变主要分布在Runt结构域，并且与NPM1基因突变几乎相互排斥。通过RNA测序数据，研究者开发了一个300基因的表达特征，可以显著区分具有Runx1突变的AML患者和其他AML亚型患者。进一步的研究发现，Runx1靶基因在Runx1突变患者中倾向于被抑制，并且在Runx1突变AML中，Runx1调控基因的启动子区域存在高甲基化，这表明Runx1突变通过靶基因抑制和启动子高甲基化协调独特的基因表达模式[4]。

综上所述，Runx1基因是一个重要的转录因子，它在造血系统的发育和功能中起着关键作用。Runx1基因的异常与多种血液系统恶性肿瘤有关，包括AML和RUNX1-EVI1融合基因相关的白血病。此外，Runx1基因的胚系突变也与儿童和青少年癌症的易感性增加有关。在AML中，Runx1基因突变通过靶基因抑制和启动子高甲基化协调独特的基因表达模式。这些研究结果表明，Runx1基因的突变和异常表达在血液系统恶性肿瘤的发生发展中起着重要作用，并且可能成为未来治疗和预防这些疾病的新靶点。