Investigating thrombocytopenia absent radius syndrome during primitive and definitive hematopoiesis using an induced pluripotent stem cell model

使用诱导多能干细胞模型研究原始造血和确定性造血过程中无桡骨综合征的血小板减少症

基本信息

  • 批准号:
    10802107
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.77万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-09-01 至 2025-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Thrombocytopenia absent radius (TAR) syndrome is a rare congenital disorder that causes absence of the radii, reduced numbers of mature megakaryocytes (MKs), and thrombocytopenia. TAR is caused by mutations in the RBMBA gene, resulting in reduced mRNA expression of RBMBA and levels of its encoded protein, Y14, in patient platelets. Since Y14 has no known roles in MK biology, it is currently not understood how deficiencies in this protein contributes to a MK phenotype without affecting other hematopoietic lineages. Previous studies of Y14 depletion have identified a role for Y14 in apoptosis and cell cycle regulation, but it is unclear whether this is the mechanism responsible. Both the postnatal emergence of the thrombocytopenia in TAR and the known differences in MKs derived from primitive or definitive progenitor cells suggest that definitive MKs may present a more severe phenotype and thus be a more insightful model. By modeling this disease in vitro using patient-derived induced pluripotent stem cells (iPSCs) and isogenic corrected lines, we can assess the effects of TAR on pure cell populations to observe lineage- and developmental stage-specific changes without influence from the compensatory feedback mechanisms that regulate blood cell generation in vivo. Overall, we hypothesize that Y14 depletion in TAR syndrome impairs maturation of definitive MKs more severely than primitive MKs through altered cell cycle and apoptosis regulation, and it does not affect the development of other blood lineages. Aim 1 of this proposal will determine the specific characteristics of MKs that is altered due to Y14 depletion during primitive and definitive differentiation. Aim 1A will evaluate aspects of MK maturation and functionality to determine the specific MK phenotype, and Aim 1 B will determine if reduced Y14 alters apoptosis and cell cycle progression in MKs as a potential mechanism for this phenotype. Using RNA-seq, we will detect differential expression of genes related to these pathways or identify any novel targets with the potential to contribute to the MK defect. Aim 2 will address the MK specificity of TAR by comparing consequences of Y14 depletion in MK differentiation to erythroid and myeloid differentiations. Aim 2A will discern whether the hematopoietic lineages regulate Y14 RNA or protein levels differently. Aim 28 will use cell proliferation and lineage-specific surface marker expression to detect potential defects in erythroid or myeloid development. We will also determine whether cell cycle and apoptosis regulation are altered in these other lineages as well as any additional pathways that are identified in Aim 1 B. This will be the first study to directly compare the regulation of cell cycle, apoptosis, and MK maturation during primitive and definitive hematopoiesis and test whether these models have the potential for divergent disease phenotypes. The results of this study will not only elucidate the mechanism of TAR syndrome in MKs, but its insight into MK biology at different stages of development will have important implications for improving current in vitro disease models and tailoring therapeutics to distinct tissue systems to reduce human disease.
缺乏半径(焦油)综合征是一种罕见的先天性疾病,导致缺乏 半径,成熟的巨核细胞(MK)和血小板减少症的数量减少。焦油是由 RBMBA基因的突变,导致RBMBA的mRNA表达降低及其编码水平 蛋白质,Y14,患者血小板。由于Y14在MK生物学中没有已知的角色,因此目前尚不理解 该蛋白质中的缺陷如何在不影响其他造血谱系的情况下有助于MK表型。 先前对Y14耗竭的研究已经确定了Y14在细胞凋亡和细胞周期调节中的作用,但它是 尚不清楚这是否是负责的机制。两者都是血小板减少症的产后出现 TAR和来自原始或确定祖细胞的MK的已知差异表明 确定的MK可能会呈现更严重的表型,从而成为一个更有见地的模型。通过对此进行建模 使用患者衍生的多能干细胞(IPSC)和等源性校正线的体外疾病,我们 可以评估焦油对纯细胞种群的影响,以观察谱系和发育阶段特异性 没有影响调节血细胞产生血细胞的补偿反馈机制的变化 体内。总体而言,我们假设Y14 tar综合征的耗竭损害了确定性MK的成熟 通过改变细胞周期和凋亡调节,比原始MK严重,并且不会影响 发展其他血统。该提案的目标1将确定MK的特定特征 由于原始和确定的分化过程中的Y14耗竭,这会改变。 AIM 1A将评估方面 MK成熟和功能以确定特定的MK表型,AIM 1 B将确定是否是否 减少的Y14改变了MK的细胞凋亡和细胞周期进程,作为该表型的潜在机制。 使用RNA-Seq,我们将检测与这些途径相关的基因的差异表达或识别任何新颖 有可能导致MK缺陷的目标。 AIM 2将通过 比较Y14在MK分化与红细胞和粒细胞区分的后果。目的 2a将识别造血谱系是否对Y14 RNA或蛋白质水平有所不同。目标28将 使用细胞增殖和谱系特异性的表面标记表达来检测红细胞或 髓样发育。我们还将确定细胞周期和凋亡调节是否改变了 其他谱系以及AIM 1 B中确定的任何其他途径。这将是首次研究 直接比较原始和确定性期间细胞周期,凋亡和MK成熟的调节 造血并测试这些模型是否具有发散疾病表型的潜力。结果 这项研究不仅会阐明MK中焦油综合征的机制,而且还将洞悉MK生物学的洞察力 不同的发展阶段将对改善当前的体外疾病模型具有重要意义 并为不同的组织系统调整治疗剂,以减少人类疾病。

项目成果

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