Bcl11a-KO 基因敲除小鼠

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产品名称

Bcl11a-KO 基因敲除小鼠

产品编号

S-KO-01937

品系全称

C57BL/6JCya-Bcl11aem1/Cya

品系背景

C57BL/6JCya

品系编号

KOCMP-14025-Bcl11a-B6J-VA

品系状态

使用本品系发表的文献需注明: Bcl11a-KO 基因敲除小鼠 mice (Strain S-KO-01937) were purchased from Cyagen.
交付类型
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性别
基因型
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基本信息

基因研究概述

质控标准

基因
基因全称
BCL11 transcription factor A
基因别称
2810047E18Rik,BCL-11A,Ctip1,D930021L15Rik,Evi9,Evi9a,Evi9b,Evi9c,mKIAA1809
染色体号
Chr 11 (Mouse)
转录本 ID
NCBI: NM_001242934 | Ensembl: ENSMUST00000109514
修饰方式
全身性基因敲除
靶向范围
Exon 4
敲除长度
~2.5 kb
品系说明
该品系是基于策略设计时的数据库信息制作而成,建议您在购买前查询最新的数据库和相关文献,以获取最准确的表型信息。
表型提示
MGI:106190Homozygous mutation of this gene results in B cell deficiency, alteration of T cell types, and neonatal lethality.
BCL11A基因编码的蛋白是一种转录因子,它在红细胞中的γ-珠蛋白基因表达中发挥关键作用。γ-珠蛋白基因的表达在胎儿发育过程中很高,但在出生后不久会降低,成年后几乎不再表达,取而代之的是成人血红蛋白(HbA,α2β2)的表达。这种从胎儿血红蛋白(HbF,α2γ2)到成人血红蛋白的转换是由多种基因调控的,其中BCL11A基因起着重要作用。BCL11A通过结合到γ-珠蛋白基因启动子区域,抑制γ-珠蛋白的表达,从而促进从HbF到HbA的转换。

在β-地中海贫血和镰状细胞病(SCD)等血红蛋白病中,HbF的表达水平低是一个重要的病理特征。β-地中海贫血是一种遗传性贫血症,由于β-珠蛋白基因的突变导致β-珠蛋白链的合成减少,使得α-珠蛋白链过剩,引起红细胞形态异常和溶血性贫血。SCD则是由β-珠蛋白基因的突变导致血红蛋白S(HbS)的形成,HbS在缺氧条件下容易形成聚合物,导致红细胞变形和血管阻塞。

为了治疗这些疾病,科学家们试图通过基因编辑技术来提高HbF的表达水平。CRISPR-Cas9基因编辑技术可以精确地修改DNA序列,被广泛应用于基因治疗领域。在一项研究中,研究人员使用CRISPR-Cas9技术靶向BCL11A红细胞特异性增强子,成功地将CD34+造血干细胞和祖细胞中约80%的等位基因进行了修饰,并且没有发现非目标编辑的证据[1]。在接受基因编辑的细胞移植后,两名患者分别患有TDT和SCD,他们的骨髓和血液中的等位基因编辑水平高,胎儿血红蛋白水平升高,并且(对于SCD患者)血管阻塞事件得到消除[1]。

另一项研究评估了CRISPR-Cas9介导的BCL11A增强子编辑在儿童β0/β0型TDT患者中的安全性和有效性。研究人员将BCL11A增强子编辑的自身造血干细胞和祖细胞移植到两名儿童中,他们均表现出多系植入,并且所有不良事件都被认为与基因编辑无关[2]。此外,这两名患者在接受治疗后超过18个月的时间里都实现了输血独立,并且他们的血红蛋白水平显著提高,骨髓细胞中的编辑持久性分别为85.46%和89.48%[2]。

为了进一步了解BCL11A在血红蛋白病治疗中的潜在作用,研究人员探讨了通过基因组编辑技术下调BCL11A表达的不同方法。这些方法包括使用CRISPR-Cas9或碱基编辑器靶向BCL11A红细胞增强子或γ-基因启动子上的BCL11A结合基序[3]。这些研究揭示了BCL11A在γ-珠蛋白基因沉默中的关键作用,并且为通过下调BCL11A来改善β-地中海贫血提供了新的思路。

为了阐明BCL11A如何控制从HbF到HbA的转换,研究人员进行了一系列研究。通过功能分析和蛋白结合微阵列,他们发现BCL11A中一个锌指簇对于抑制HbF的表达是必需的,并且识别了一个首选的DNA识别序列[4]。这个序列出现在胚胎和胎儿表达的珠蛋白启动子中,并且在γ-珠蛋白启动子中重复。通过CUT&RUN方法,研究人员证明BCL11A主要占据在远端的序列上,这个序列可以通过编辑启动子来破坏[4]。这些发现揭示了BCL11A直接抑制γ-珠蛋白基因启动子是血红蛋白转换的基础。

镰状细胞病是一种常见的遗传性疾病,目前唯一已知的治疗方法是异基因造血干细胞移植。然而,由于供体匹配的限制和移植相关副作用的风险,科学家们正在探索替代治疗方法。基因疗法是一种有潜力的治疗策略,通过在患者自身细胞中添加或修改基因来治疗疾病。近年来,基因编辑技术的进步,特别是CRISPR/Cas9技术,为镰状细胞病的基因治疗提供了新的可能性[5]。

除了CRISPR-Cas9技术,还有其他方法可以用来提高HbF的表达水平。例如,使用shRNA靶向BCL11A mRNA的转录后基因沉默方法也被用于治疗镰状细胞病。在一项开放标签的试点研究中,研究人员将编码shRNA的病毒载体输注到镰状细胞病患者中,结果显示患者成功实现了HbF的诱导,并且镰状细胞病的临床表现得到改善[6]。

综上所述,BCL11A基因在血红蛋白病的治疗中发挥着重要作用。通过基因编辑技术下调BCL11A的表达可以提高HbF的水平,从而改善β-地中海贫血和镰状细胞病的症状。CRISPR-Cas9技术和转录后基因沉默方法为镰状细胞病的基因治疗提供了新的可能性,并为其他血红蛋白病的治疗提供了新的思路。

参考文献:
1. Frangoul, Haydar, Altshuler, David, Cappellini, M Domenica, Yen, Angela, Corbacioglu, Selim. 2020. CRISPR-Cas9 Gene Editing for Sickle Cell Disease and β-Thalassemia. In The New England journal of medicine, 384, 252-260. doi:10.1056/NEJMoa2031054. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33283989/
2. Fu, Bin, Liao, Jiaoyang, Chen, Shuanghong, Liu, Mingyao, Wu, Yuxuan. 2022. CRISPR-Cas9-mediated gene editing of the BCL11A enhancer for pediatric β0/β0 transfusion-dependent β-thalassemia. In Nature medicine, 28, 1573-1580. doi:10.1038/s41591-022-01906-z. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35922667/
3. Mahmoud Ahmed, Nahil Hassan, Lai, Mei I. . The Novel Role of the B-Cell Lymphoma/Leukemia 11A (BCL11A) Gene in β-Thalassaemia Treatment. In Cardiovascular & hematological disorders drug targets, 22, 226-236. doi:10.2174/1871529X23666230123140926. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36734897/
4. Liu, Nan, Hargreaves, Victoria V, Zhu, Qian, Bulyk, Martha L, Orkin, Stuart H. 2018. Direct Promoter Repression by BCL11A Controls the Fetal to Adult Hemoglobin Switch. In Cell, 173, 430-442.e17. doi:10.1016/j.cell.2018.03.016. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29606353/
5. Demirci, Selami, Uchida, Naoya, Tisdale, John F. 2018. Gene therapy for sickle cell disease: An update. In Cytotherapy, 20, 899-910. doi:10.1016/j.jcyt.2018.04.003. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29859773/
6. Esrick, Erica B, Lehmann, Leslie E, Biffi, Alessandra, Manis, John P, Williams, David A. 2020. Post-Transcriptional Genetic Silencing of BCL11A to Treat Sickle Cell Disease. In The New England journal of medicine, 384, 205-215. doi:10.1056/NEJMoa2029392. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33283990/