ヒト環状芽球の生成と分子特性：末端赤血球分化とリング鉄芽細胞形成における鉄鉄の重要な役割

環状芽細胞は、皮膚芽球性貧血の特徴ですが、その特性についてはほとんど知られていません。ここでは、最初に、X結合皮膚芽細胞性貧血（XLSA）に関与する遺伝子であるALAS2遺伝子のイントロン1エンハンサーでGATA-1結合モチーフを破壊することにより、最初に変異マウスを生成しました。ヘテロ接合の雌マウスは貧血の表現型を示したが、骨髄では環状芽細胞は観察されなかった。次に、同じALAS2遺伝子変異を抱えるヒト誘発多能性幹細胞由来の核芽細胞クローンを確立しました。クエン酸ナトリウムとの共培養を通じて、変異体クローンは成熟紅斑に分化し、金属輸送体のアップレギュレーション（MFRN1、ZIP8、およびDMT1）を伴う環状芽細胞になり、エリスロイド鉄の分化における鉄鉄の重要な役割を示唆しています。興味深いことに、ホロトランスフェリン（Holo-TF）は、環状芽細胞の形成だけでなく、赤血球芽細胞の形成を誘発せず、変異細胞がアポトーシスを受けました。大量の鉄顆粒含有量にもかかわらず、環状芽球は、ホロ-TF処理された未分化細胞よりもアポトーシス性が低かった。マイクロアレイ分析により、XLSAの患者からの赤血球芽細胞と部分的に共有されたプロファイルであるリングサイド芽球における抗アポトーシス遺伝子のアップレギュレーションが明らかになりました。これらの結果は、環状芽細胞が抗アポトーシスプログラムを活性化することにより、細胞死を避けるために反応を及ぼすことを示唆しています。私たちのモデルは、シデロ芽球性貧血の病態生理を明らかにするための重要なツールになる可能性があります。

Ring sideroblasts are a hallmark of sideroblastic anemia, although little is known about their characteristics. Here, we first generated mutant mice by disrupting the GATA-1 binding motif at the intron 1 enhancer of the ALAS2 gene, a gene responsible for X-linked sideroblastic anemia (XLSA). Although heterozygous female mice showed an anemic phenotype, ring sideroblasts were not observed in their bone marrow. We next established human induced pluripotent stem cell-derived proerythroblast clones harboring the same ALAS2 gene mutation. Through coculture with sodium ferrous citrate, mutant clones differentiated into mature erythroblasts and became ring sideroblasts with upregulation of metal transporters (MFRN1, ZIP8, and DMT1), suggesting a key role for ferrous iron in erythroid differentiation. Interestingly, holo-transferrin (holo-Tf) did not induce erythroid differentiation as well as ring sideroblast formation, and mutant cells underwent apoptosis. Despite massive iron granule content, ring sideroblasts were less apoptotic than holo-Tf-treated undifferentiated cells. Microarray analysis revealed upregulation of antiapoptotic genes in ring sideroblasts, a profile partly shared with erythroblasts from a patient with XLSA. These results suggest that ring sideroblasts exert a reaction to avoid cell death by activating antiapoptotic programs. Our model may become an important tool to clarify the pathophysiology of sideroblastic anemia.