揭秘红细胞生成：洛桑联邦理工&北大最新研究突破
揭秘红细胞生成：洛桑联邦理工&北大最新研究突破
红细胞是人体内数量最多的细胞类型，一个健康成年人每天需要生成约1千亿个新红细胞，以维持正常的血液循环。红细胞的主要功能是携带氧气和二氧化碳，在血管中穿行，甚至需要折叠自己以通过狭小的毛细血管。为了更好地完成这一任务，成熟的红细胞会“放弃”自己的细胞核，变成一个双凹圆盘形的无核细胞，这种特殊结构可以使其在体内工作约120天。
近期，洛桑联邦理工学院和北京大学的研究团队分别在红细胞生成机制方面取得了重要突破，这些发现不仅有助于理解贫血等血液疾病的病因，还为实验室制造红血细胞提供了潜在途径。
洛桑联邦理工学院：发现关键调控机制
来自洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究人员确定了红细胞生成过程中的一个关键步骤——线粒体自噬的调控机制。线粒体自噬是指细胞清除自身线粒体的过程，这对于红细胞最终获得最大血红蛋白负载能力至关重要。
研究发现，KRAB型锌指蛋白与KAP1辅因子协同作用，以精细且复杂的方式调节线粒体自噬。KRAB型锌指蛋白是哺乳动物中最大的转录调控因子家族，其N端含有KRAB结构域，C端含有多个C2H2型锌指结构。这些结构域可以与多种协同转录抑制因子和转录因子结合，发挥转录抑制功能。
研究人员通过实验发现，缺失KAP1的小鼠会迅速出现贫血，因为它们无法生成红血细胞。进一步研究显示，KRAB/KAP1系统通过抑制线粒体自噬阻遏物来发挥作用，就像“负负得正”的效果，最终激活了这一关键过程。这一发现不仅有助于理解贫血等血液疾病的病因，还为在实验室中模拟红血细胞合成提供了新思路。
北京大学：揭示染色质重构奥秘
北京大学生命科学学院李湘盈课题组则聚焦于红细胞终末分化过程中的染色质变化。研究首次报道了人类红细胞在终末分化过程中，异染色质的大规模重构是染色质压缩的主要贡献力量。
研究团队利用Hi-C、HiChIP等组学技术，解析了红细胞发育不同阶段的染色质压缩过程。他们发现，异染色质和常染色质展现出不同的压缩特征：异染色质形成超长的区室间相互作用，而常染色质区域则发生部分TAD的瓦解。值得注意的是，约60%的染色质拓扑相关结构域在染色质浓缩过程中被破坏，但红系基因群所处的特定结构域却一直保持完整。
进一步研究发现，转录因子GATA1在维持这些未瓦解的TAD中发挥关键作用。GATA1是红细胞发育中重要的转录因子，主要通过结合启动子及调节增强子—启动子相互作用来调控红细胞相关基因表达。当GATA1被敲除后，这些保持的TAD消失了，这表明GATA1是维持这些结构域完整性的关键因素。
未来展望
这两项研究分别从不同角度揭示了红细胞生成的关键机制，为理解贫血等血液疾病提供了新的视角。洛桑联邦理工学院的研究揭示了线粒体自噬调控的分子机制，而北京大学的研究则阐明了染色质重构在红细胞分化中的重要作用。
这些发现不仅具有重要的理论意义，还具有广阔的应用前景。例如，通过模拟红血细胞合成的途径，未来有可能在实验室中大规模制造红血细胞，解决输血资源短缺的问题。此外，这些研究还可能为开发新的贫血治疗方法提供线索，例如通过调控KRAB/KAP1系统或GATA1转录因子来促进红细胞生成。
随着对红细胞生成机制的深入了解，我们有望在不久的将来看到这些基础研究转化为临床应用，为血液疾病患者带来新的希望。