متفورمین تولید هموگلوبین جنینی وابسته به FOXO3 را در سلول های اریتروئیدی اولیه انسانی القا می کند
تاریخ انتشار: جمعه 15 تیر 1397
| امتیاز:
القای هموگلوبین جنینی سلول های قرمز خون(HbF, α2γ2)، پاتوفیزیولوژی بیماری سلول داسی شکل(SCD) را با کاهش غلظت هموگلوبین داسی شکل(HbS, α2βS2) برای مهار پلیمریزه شدن آن بهبود می بخشد. هیدروکسی اوره(HU) تنها داروی مورد تایید FDA برای کم خونی داسی شکل، تا حدی بوسیله القای HbF عمل می کند اما این امر کاملا موثر نیست و منعکس کننده نیاز به درمان های جدید است. آنالیز کلی توالی اگزوم واریته های ژنتیکی نادر در بیماران مبتلا به کم خونی داسی شکل، FOXO3 را به عنوان یک تنظیم کننده کاندیدا برای HbF سلول های قرمز خونی شناسایی کرد. ما این یافته های ژنومی را از طریق مطالعات بدست آوردن یا از دست دادن عملکرد در سلول های بنیادی و پیش ساز خون ساز CD34+ انسانی(HSPCs) که برای تمایز اریتروئیدی القا شدند، تایید کردیم. خاموش کردن ژن FOXO3 سطح RNA گلوبین گاما و سطح HbF را در اریتروبلاست ها کاهش داد، در حالی که بیش بیان FOXO3 اثر متضادی را ایجاد کرد. علاوه براین، تیمار کشت های اریتروئیدی مشتق از سلول های CD34+ اولیه با متفورمین(یک داروی مورد تایید FDA که فعالیت FOXO3 را در سلول های غیر اریتروئیدی تقویت می کند)، موجب افزایش درصد پروتئین HbF و کسر سلول های رنگ شده از نظر ایمنی برای HbF(سلول های F) در یک رویکرد وابسته به دوز و FOXO3 شد. درمان ترکیبی هیدروکسی اوره و متفورمین به طور افزایشی HbF را القا کرد و توقف بلوغ اریتروئیدی ناشی از تیمار با هیدروکسی اوره به تنهایی را معکوس کرد. القای HbF در پیش سازهای اریتروئیدی بوسیله متفورمین به بیان FOXO3 وابسته بود و بیان BCL11A، MYB یا KLF1 را تغییر نداد. در مجموع، داده های ما FOXO3 را به عنوان یک تنظیم کننده مثبت بیان گاما گلوبین نشان می دهد و متفورمین را به عنوان یک عامل درمانی بالقوه برای کم خونی داسی شکل شناسایی می کند.
Blood. 2018 Jun 8. pii: blood-2017-11-814335. doi: 10.1182/blood-2017-11-814335. [Epub ahead of print]
Metformin induces FOXO3-dependent fetal hemoglobin production in human primary erythroid cells.
Zhang Y1, Paikari A1, Sumazin P1, Ginter Summarell CC1, Crosby JR2, Boerwinkle E3, Weiss MJ4, Sheehan VA5.
Abstract
Induction of red blood cell fetal hemoglobin (HbF, α2γ2) ameliorates the pathophysiology of sickle cell disease (SCD) by reducing the concentration of sickle hemoglobin (HbS, α2βS2) to inhibit its polymerization. Hydroxyurea (HU), the only FDA-approved drug for SCD, acts in part by inducing HbF, but is not fully effective, reflecting the need for new therapies. Whole exome sequence analysis of rare genetic variants in SCD patients identified FOXO3 as a candidate regulator of RBC HbF. We validated these genomic findings through loss and gain of function studies in normal human CD34+ hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) induced to undergo erythroid differentiation. FOXO3 gene silencing reduced γ-globin RNA levels and HbF levels in erythroblasts, while overexpression of FOXO3 produced the opposite effect. Moreover, treatment of primary CD34+ cell-derived erythroid cultures with metformin, an FDA-approved drug known to enhance FOXO3 activity in non-erythroid cells, caused dose-related, FOXO3-dependent, increases in both percentage (%) HbF protein and the fraction of HbF-immunostaining cells (F-cells). Combined HU and metformin treatment induced HbF additively and reversed the erythroid maturation arrested caused by HU treatment alone. HbF induction in erythroid precursors by metformin was dependent on FOXO3 expression and did not alter expression of BCL11A, MYB or KLF1. Collectively, our data implicate FOXO3 as a positive regulator of γ-globin expression and identify metformin as a potential therapeutic agent for SCD.
PMID: 29884740