Nature：科学家揭示为何唐氏综合征患儿患白血病风险较高？

唐氏综合征（down syndrome）会使得个体机体的血液学异常，比如红细胞数量和白血病细胞增加，这一过程在个体出生前就已经开始了，目前研究人员并不清楚其背后的分子机制。唐氏综合征患者往往面临着高风险的白血病，近日，一篇发表在国际杂志Nature上题为“Single-cell multi-omics map of human fetal blood in Down syndrome”的研究报告中，来自斯坦福大学等机构的科学家们通过研究识别出了唐氏综合征患者血细胞中的特定改变，从而揭示了为何其面临白血病的风险较高。

全球每700个出生的孩子中就有1人患有唐氏综合征，这是一种疾病综合征，即孩子体内携带有一个额外的21号染色体拷贝，从而导致其机体表现为47条染色体，而并非正常的46条染色体，这通常会导致患儿出现典型的身体特征和一定程度的学习障碍。但唐氏综合征患儿机体的红细胞数量往往会增加，随着年龄增长，相比未患唐氏综合征个体而言，其患白血病的风险会高出150倍。

科学家揭示为何唐氏综合征患儿患白血病风险较高？

图片来源：Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07946-4

研究者Rebecca Moller教授解释道，我们的研究结果表明，额外的21号染色体会改变细胞内DNA的包装方式，而这种差异也会影响某些基因的调节方式，最后促进白血病的发生；为了更精确地理解额外的21号染色体所产生的影响效应，研究人员对患有唐氏综合征和不患唐氏综合征的胎儿机体超过110万个细胞的基因进行了测序分析。有趣的是，他们发现，患者机体的异常或许并不是统一的，而是根据细胞类型和其所处的环境而改变的，比如他们发现，唐氏综合征患者机体的血液干细胞会表现出设计制造红细胞的基因出现功能异常，这或许就解释了新生儿机体出现的疾病症状。

研究人员还在唐氏综合征患者机体的红细胞中发现了另外一种关键的差异，即线粒体数量的增加；尽管能量产生非常重要，但过多的线粒体会通过产生有害分子来损伤细胞和其DNA。这些被称之为活性氧自由基的有害分子已知会攻击DNA，并产生突变从而导致机体出现前驱白血病以至于最后白血病的发生。

本文研究发现强调了理解唐氏综合征个体机体遗传学和血液细胞的环境之间复杂关系的重要性。Ana Cvejic教授指出，这项研究是同类研究中规模最大的，其表明，环境和细胞的遗传组成对于理解血细胞乃至白血病的发生至关重要；理解这些机制对于未来科学家们进行干细胞生物学和癌症研究非常重要。

综上，本文中，研究人员所提供的单细胞、多组学资源提供了唐氏综合征胎儿造血过程的高分辨率分子图谱，并揭示了导致共发生血液疾病的重要调控重组机制。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Marderstein, A.R., De Zuani, M., Moeller, R. et al. Single-cell multi-omics map of human fetal blood in Down syndrome. Nature (2024). doi：10.1038/s41586-024-07946-4