β Талассемии неоднородны на молекулярном уровне. Было идентифицировано более 350 аллелей β-талассемии, но только около 40% составляют 90% или более случаев β-талассемии во всем мире.[7] В районах, где распространена β-талассемия, ожидается лишь несколько мутаций, что, возможно, отражает эволюционный отбор, вызванный малярией. Таким образом, в каждой из этих популяций имеется спектр аллелей β-талассемии.

Рекомендуемый подход к молекулярно-генетическому тестированию при β-талассемии - это тестирование одного гена. Сначала проводится анализ последовательности гена β-глобина (HBB), затем анализ делеций/дупликаций гена, если обнаружен только один или ни одного патогенного варианта.[8] Анализ HBB осложняется наличием высоко гомологичных членов семейства генов и псевдогена HBBP1; поэтому любой анализ, исследующий последовательность HBB, должен быть проведен для обеспечения специфичности активного гена. В популяциях, входящих в группу риска, целевой анализ на патогенные варианты может быть проведен в первую очередь на основе родословной, поскольку распространенные патогенные варианты ограничены в каждой популяции, входящей в группу риска.

Карты HBB кластеризованы с другими β-подобными генами на хромосоме 11 (11p 15.15). Кластер также содержит 4 других функциональных гена: ген ε-глобина (HBE), ген Gγ глобина (HBG2), ген фетального Aγ(HBG1) и взрослого δ(HBD), а также ψβ-псевдоген, которые расположены вдоль хромосомы в порядке их развивающей экспрессии в ходе развития для производства различных тетрамеров Hb: эмбрионального (Hb Gower-1 [α2ε2], Hb Gower-2 [α2ε2] и Hb Portland [ζ2β2], фетального (α2γ2) и взрослого (HbA, α2β2 и HbA2 α2δ2). [8] Подавление HBB может быть вызвано целым спектром молекулярных повреждений - от точечных изменений и небольших делеций, ограниченных HBB, до обширных делеций всего кластера глобина.[9] В отличие от α-талассемии, вызываемой в основном делециями,[10] подавляющее большинство мутаций, вызывающих β-талассемию, являются неделеционными.

Точечные мутации, часто встречающиеся при β-талассемии, представляют собой однонуклеотидные замены или олигонуклеотидные вставки/делеции, которые влияют на экспрессию гена через различные механизмы. Они включают замены одного основания, небольшие вставки или делеции от одного до нескольких оснований внутри гена или его ближайших фланкирующих последовательностей. Точечные мутации влияют на экспрессию β-глобина в трех различных категориях: мутации, приводящие к дефектной транскрипции β-гена (мутации промотора и 5' не-транслируемой области [UTR]), мутации, влияющие на процессинг мРНК (мутации сплайсинга-соединения и консенсусной последовательности, полиаденилирование и другие мутации 3' UTR), и мутации, приводящие к аномальной трансляции мРНК (нонсенс, сдвиг рамки считывания и мутации инициирующего кодона). Эти дефекты составляют большинство аллелей β-талассемии.[11,12] Они снижают уровень HBB почти на всех известных стадиях экспрессии генов, от транскрипции до процессинга РНК и трансляции мРНК β-глобина. Приблизительно половина не-делеционных мутаций полностью инактивирует β-ген без продукции β-глобина, что приводит к талассемии β0.

В редких случаях β-талассемия возникает в результате грубых делеций генов. Размер делеций, затрагивающих только HBB, варьирует от 105 до 67 кб. В дополнение к клиническим вариациям фенотипа, возникающим в результате аллельной гетерогенности в локусе β-глобина, фенотип β-талассемии может быть изменен путем манипулирования генетическими факторами, расположенными вне кластера глобиновых генов и не оказывающими существенного влияния на фетальный гемоглобин. Две делеции удаляют 3' конец, но сохраняют целостность 5' конца HBB. Делеция 0,6 кб, включающая 3' конец HBB, является распространенной причиной β0-талассемии у азиатских индийцев и составляет почти одну треть β-талассемии в этой популяции. Другие делеции значительно отличаются по размеру, но удаляют в общем области промотора β (от 125 до + 78 относительно сайта cap мРНК), включая элементы CACCC, CCAAT и TATA. Они связаны с постоянным высоким уровнем HbA2 и варьирующим повышением HbF у гетерозигот.[1] Восемнадцать делеций, ограниченных HBB, были описаны ранее. Они варьируются от 25 пар оснований (bp) до ~6 кб, из которых 2 являются незначительными внутригенными делециями 25 bp и 44 bp на 3' и IVSI, а 2 (619 bp и 7,7 кб) удаленными с 3' конца гена, оставив 5' конец нетронутым. [14] В северо-западной части Индии Sindhis и Lohanas, особенно из Gujarat, демонстрируют высокую распространенность мутации с делецией в 619 bp, [15,16] что может быть связано с исламским завоеванием с Ближнего Востока. Утверждается, что основной механизм повышения уровней HbA2 и HbF связан с делецией β-промотора, которая устраняет конкуренцию для расположенной выше по течению области управления β-локусом (LCR) и ограничивающие транскрипционные факторы, что приводит к усилению взаимодействия LCR с γ- и δ-генами в цис-положении, тем самым усиливая их экспрессию.[2] Этот механизм может объяснить необычно высокие уровни HbA2, которые сопровождают точечные мутации в области промотора β[17].

Доминантно наследуемые β-талассемии или "inclusion body β-thalassemias" гетерогенны на молекулярном уровне из-за мутаций в локусе HBB или рядом с ним. Многие из них включают мутации в экзоне 3 HBB. Они вызывают сдвиги рамки считывания, мутации преждевременного окончания цепи (нонсенс) и сложные перестройки, которые приводят к синтезу усеченных или удлиненных и изменчивых продуктов HBBe. Получающиеся варианты β-цепи очень нестабильны, и во многих случаях доминантно наследуемая β-талассемия не обнаруживается.[18] В отличие от рецессивных форм β-талассемии, распространенных в малярийных регионах, доминантно наследуемые варианты β-талассемии редки и встречаются в рассеянных географических регионах, где частота генов для β-талассемии невелика. Более того, многие из этих вариантов уникальны для описанных семей и возникают как мутации de novo.

Вставка транспозируемых элементов в IVS2 гена HBB может привести к появлению приблизительно 15% нормальной мРНК β-глобина.[10] Мутации в транскрипционном факторе TFIIH вовлекают базовую транскрипцию и репарацию ДНК и вызывают трихотиодистрофию, ассоциированную с фенотипом β-талассемии. [19] Сообщалось, что некоторые мутации в эритроидном транскрипционном факторе GATA-1 вызывают β-талассемию, ассоциированную с тромбоцитопенией.[20] У пациентов с гетерозиготной β-талассемией были зарегистрированы крупные соматические делеции на хромосоме 11 p15.5, включающие кластер β-глобина и приводящие к промежуточной талассемии. Удаление в субпопуляции эритроидных клеток привело к соматической мозаике, при которой от 10% до 20% эритроидных клеток гетерозиготны по одной обычной копии HBB, а остальные гомозиготы не имеют нормального HBB.

По мере разгадки дефектных генов конкретных генетических заболеваний пациенты с почти идентичными генотипами могут иметь различные клинические состояния, даже при простых моногенных заболеваниях. Талассемия возникает при дефиците синтеза цепей глобина. Клинические проявления β-талассемии невероятно разнообразны, охватывая широкий спектр от тяжелой анемии и зависимости от переливания крови до бессимптомного состояния талассемического признака. Фенотипическое разнообразие β-талассемий является прототипом того, как широкий спектр тяжести заболевания может быть сформирован при одногенном нарушении. Наиболее надежным и предсказуемым фактором фенотипа заболевания является частота мутаций в локусе β-глобина. Однако причинно-следственная связь между фенотипом и генотипом осложняется взаимодействием окружающей среды и генетических факторов на вторичном и третичном уровнях, некоторые из которых были выявлены в семейных исследованиях, а другие еще не идентифицированы.[21] В результате таких клинико-генетических исследований были выявлены два важных модификатора - совместное наследование β-талассемии и вариантов, связанных с повышенным синтезом HbF у взрослых. Выяснение модифицирующих эффектов HbF и β-талассемии не представляет особой сложности, поскольку эти локусы имеют наблюдаемый клинический эффект, а генетические варианты распространены и, таким образом, вносят значительный вклад в бремя болезни. Однако эти два модификатора не полностью объясняют клиническую гетерогенность.[13,22] Последние достижения в технологии и снижение затрат побудили провести исследования геномных ассоциаций для получения генетических модификаторов для таких сложных признаков.[23].

Однако генотипическая изменчивость по известным локусам все еще недостаточна для объяснения фенотипической изменчивости между людьми с одинаковым генотипом. Уникальное явление, известное как "внутригенотипическая изменчивость", становится все более очевидным, и соответствующие механистические основы начинают пониматься.[24] Эта клиническая изменчивость между пациентами при β-талассемии повлияла на представления исследователей о выявлении генетических модификаторов тяжести этих расстройств. Такие генетические модификаторы могут привести к разработке более специфической и эффективной терапии.[25] Генетические модификаторы проявляют свой потенциал на трех уровнях (см. рис. 2). Первичные модификаторы относятся к типам изменений, которые влияют на HBB. Расположение мутаций в различных областях генов определяет соответствующую фенотипическую тяжесть. Точечные мутации непосредственно изменяют экспрессию глобина в трех категориях: мутации, приводящие к дефектной транскрипции HBB (мутации промотора и 5' UTR) и мутации, приводящие к аномальной трансляции мРНК (нонсенс, сдвиг рамки и мутации инициирующего кодона). Мутации, влияющие на транскрипцию, могут приводить к слабому дефициту продукции глобина, что отражает относительно легкий фенотип β-талассемии.



Figure 2: Pathophysiology of β-thalassemia. Factors that modify the β-thalassemia phenotype act at 3 levels.

Вторичные модификаторы включают вариации генов, влияющих на равновесие α/β глобиновых цепей, таких как гены α- и γ-глобина, а также гены, участвующие в экспрессии γ-глобиновых генов, включая HBS1L-MYB, BCL11A (B-cell CLL/lymphoma 11A), KLF1 (Krüppel-like factor 1) и C1orf77, а также экспрессию генов, влияющих на количество и стабильность α-глобиновых цепей. Внутригенный регион HBS1L-MYB (6q23) регулирует пролиферацию, созревание эритроидных клеток и экспрессию HbF.[26] На него приходится более 20% различий в уровнях HbF у жителей Северной Европы. BCL11A, ранее известный как онкоген, участвующий в лейкогенезе, был обнаружен как важный генетический локус, регулирующий HbF с помощью GWAS.[27] Функциональные исследования в клеточных линиях показали, что BCL11A подавляет экспрессию γ-глобина.[28] KLF1 имеет решающее значение для переключения с γ -глобина к экспрессии β-глобина; он активирует HBB напрямую, обеспечивая конкурентное преимущество и косвенно подавляя гены γ-глобина через активацию BCL11A.[29,30] C1orf77 кодирует небольшой ядерный белок, который характеризуется богатой аргинином и глицином областью. Этот белок может играть важную роль в регуляции экспрессии генов глобина плода и активации чувствительных к эстрогену генов.[31] Дисбаланс глобиновых цепей может быть изменен двумя факторами: изменением количества вырабатываемого глобина и изменением реакции HbF.

Третичные модификаторы - это вариации генов, основанные на фенотипе осложнений синдрома β-талассемии. С увеличением продолжительности жизни пациентов с синдромом β-талассемии тонкие изменения в фенотипе, касающиеся некоторых осложнений, стали более очевидными, и есть основания полагать, что на них могут влиять генетические варианты. Распространенным осложнением β-талассемии является повреждение органов в результате перегрузки железом, причем не только при переливании крови, но и при повышенном его усвоении. У пациентов с β-талассемией необходимо наблюдение для определения накопления железа в печени или выявления возможного роста гепатоцеллюлярной карциномы[32].

При β-талассемии уменьшенное количество или отсутствие цепей β-глобина приводит к относительному избытку свободных цепей α-глобина в эритроидных предшественниках костного мозга, что приводит к преждевременной гибели и неэффективному эритропоэзу, который является основным фактором, определяющим тяжесть анемии. Незначительный вклад вносит периферический гемолиз и общее снижение синтеза Hb. Первичные вариации при β-талассемии проявляются в виде различных мутаций, начиная от немых и заканчивая доминантно наследуемыми мутациями. Различная степень дисбаланса глобиновых цепей в результате нарушения синтеза глобина коррелирует с тяжестью заболевания.

Генетические исследования выявили 3 основных локуса количественных признаков (Xmn1-HBG2, межгенная область HBS1L-MYB на хромосоме 6q23 и BCL11A на хромосоме 2p16), на которые приходится от 20% до 50% ожидаемой вариации уровня HbF у пациентов с SCA, с β-талассемией и здоровых взрослых. Количественный признак характеризуется генетической гетерогенностью, поэтому для получения полного фенотипа высокого HbF, Xmn1-HBG2 должен существовать на генетическом фоне, который требует присутствия дополнительных факторов. Участок Xmn1-HBG2 является важным из-за его значительного влияния на дисперсию признака и его высокой частоты (~30%) в большинстве групп населения, включая европейцев, африканцев и азиатских индийцев. [33] Хотя увеличение HbF и F клеток, связанное с Xmn1-HBG2, минимально или не обнаруживается у здоровых взрослых, клинические исследования показали, что в условиях стресса эритропоэза при гомозиготной β-талассемии наличие Xmn1-HBG2 приводит к гораздо более высокому ответу HbF, связанному с отсроченной потребностью в переливании крови. Это может объяснить, почему одна и та же мутация на разных хромосомных фонах, одни с вариантом Xmn1-HBG2, другие без него, ассоциируется с различными клиническими проявлениями. Исследования генотипирования с высоким разрешением позволяют предположить, что Xmn1-HBG2 может быть не причинным элементом, а находиться в тесном неравновесии по связи с другим, еще не обнаруженным вариантом (вариантами) на хромосоме 11p.

Клинический фенотип гомозиготной β-талассемии может быть также изменен наследованием других генетических факторов, расположенных вне кластера HBB и влияющих на некоторые осложнения заболевания. Среди этих факторов на сегодняшний день лучше всего определены те, которые влияют на метаболизм билирубина, железа и костной ткани. Эти модификаторы не влияют непосредственно на дисбаланс глобина, но могут влиять на различные осложнения β-талассемии, непосредственно связанные с анемией или терапией, такие как нагрузка железом при кишечном всасывании[34,35].

Генетические модификаторы могут влиять на фенотипическую тяжесть β-талассемии на первичном уровне, непосредственно влияя на степень дисбаланса глобиновых цепей и умеренную роль в осложнениях заболевания (Таблица 1). К ним относятся генетические варианты, влияющие на метаболизм билирубина, метаболизм железа, заболевания костей и сердечные осложнения. Желтуха и предрасположенность к образованию желчных камней связаны с полиморфным вариантом в промоторе гена UGT1A1. Лица, гомозиготные по 7 [TA]s, также называемые синдромом Gilbert's , имеют более высокий уровень билирубина и повышенную склонность к образованию желчных камней, что подтверждается на всех уровнях β-талассемии.[36] Было охарактеризовано несколько генов, участвующих в гомеостазе железа, включая гены, кодирующие гомеостатические регуляторы железа (HFE), рецептор трансферрина 2, ферропортин, гепцидин и гемоювелин. [37] Некоторые исследования показали, что распространенная мутация гена HFE (C282Y) вызывает распространенный тип наследственного гемохроматоза.[38] Вариант H63D, распространенный полиморфизм в гене HFE, по-видимому, модулирует поглощение железа. У носителей β-талассемии, гомозиготных по варианту HFE H63D, уровень сывороточного ферритина выше, чем у носителей без этого варианта. Степень загрузки железом, уровень билирубина и костная масса являются количественными признаками с генетическим компонентом; варианты влияют на гены, участвующие в регуляции этих признаков, способствуя развитию осложнений.

Table 1 - Genetic modifiers of β-thalassemia.

Сердечные осложнения все еще являются основной причиной смертности и заболеваемости у пациентов с гемоглобинопатией, хотя сердечные заболевания, вызванные либо тяжелой анемией, либо перегрузкой железом, резко сократили популяцию пациентов, получающих современную регулярную терапию и последующее наблюдение. Патофизиология сердечных заболеваний является многофакторной, отражая перегрузку железом, хроническую анемию и легочную гипертензию, но генетические факторы играют определенную роль. Другим распространенным осложнением у взрослых с β-талассемией является развитие выраженного и прогрессирующего остеопороза, который зависит от многих факторов, включая гипогонадизм и степень хелатирования железа.

Исследования геномных ассоциаций и традиционные исследования сцепления продемонстрировали несколько генетических локусов, вовлеченных в сайленсинг HbF. BCL11A является мощным глушителем (сайленсером) HbF как у мышей, так и у мужчин. Он контролирует кластер бета-глобиновых генов совместно с другими факторами. KLF1, жизненно важный эритроидный транскрипционный фактор, активирует BCL11A и координирует переход от фетального к взрослому гемоглобину. Регуляторная сеть из внутриклеточных и внеклеточных факторов поддерживает эпигенетический гомеостаз бета-глобинового кластера и объясняет точную регуляцию глобиновых генов, специфичную для конкретной линии и стадии развития.

Hematopoietic stem cell transplantation (HSCT) остается безусловным методом лечения, доступным в настоящее время для пациентов с β-thalassemia major.[40] Однако ограниченность подходящих доноров и стоимость сводят к минимуму их клиническое применение. Она сопровождается потенциальным иммуноопосредованным отторжением и болезнью "трансплантат против хозяина" (GVHD). Существует настоятельная необходимость в изучении новых терапевтических подходов - фармакологических и генетических - с использованием новых знаний о патофизиологии заболевания и развития геномных технологий. Последние молекулярные исследования регуляции HbF оживили эту область и показали перспективность разработки клинических индукторов HbF для использования в популяциях пациентов с β-талассемией.[41] Новая эра секвенирования генома, понимание кластера генов HBB и его строгой регуляции и контроля, наряду с достижениями в разработке векторов и платформ редактирования генов, позволила достичь большей точности и персонализации лечения против β-талассемии.

Дефектное производство β-глобина у пациентов с β-талассемией может быть компенсированным увеличением производства γ-глобина, который соединяется с цепями α-глобина, образуя HbF. Увеличение производства HbF может смягчить тяжесть β-талассемии. В связи с этим растет интерес к разработке терапевтических подходов для индукции HbF. Индукция экспрессии гена фетального глобина (γ-глобина) до 60%-70% от синтеза глобина приводит к синтетическим соотношениям глобина, характерным для β-талассемии, и, как было показано, снижает анемию до легкого уровня, не требующего регулярного переливания крови. Несколько терапевтических классов индуцировали экспрессию γ-глобина у пациентов с β-талассемией, повысили общий уровень гемоглобина и даже устранили потребность в переливании крови у пациентов, ранее зависевших от переливания крови, продемонстрировав доказательность концепции подхода. Однако терапевтические препараты предыдущих поколений не могут быть использованы повсеместно. Несколько недавно открытых пероральных терапевтических кандидатов в настоящее время являются более мощными или удобными для пациентов, требуют низких пероральных доз, имеют различные молекулярные механизмы действия и могут быть использованы в комбинированных схемах. Подбор терапевтических схем для подгрупп пациентов, стратифицированных исключительно по глобиновой мутации β+ или β0 и локусам количественных признаков, которые модулируют HbF и тяжесть клинических проявлений, может направить на более ценные и информативные клинические испытания. Эти достижения обеспечивают рациональный подход к применению индукции гена фетального глобина в терапевтических схемах, подходящих для различных популяций пациентов с талассемией во всем мире (Таблица 2).

Table 2 - Proof-of-concept therapies for β -thalassemia.

Генетические заболевания - это состояния, вызванные одной или несколькими мутациями в геноме, которые являются идеальной мишенью для генотерапии или редактирования генов и предназначены для исправления функции аномальных генов.[42] Генотерапия достигает этого путем добавления правильной копии гена в геном клеток целевого органа или ткани, а редактирование генов изменяет геном в определенном месте, чтобы исправить или изменить генетическую последовательность. [43] Предпосылкой обоих этих терапевтических подходов является то, что наличие модифицированного гена обеспечивает экспрессию правильно функционирующего белка, устраняя причину заболевания и улучшая функцию всего органа.

В настоящее время подходы к генотерапии можно разделить на две большие группы: вставка генов и редактирование генов. Вставка гена - это добавление одного или нескольких генов в последовательность ДНК, так что транскрипция вставленных генов может происходить только в эритроидных предшественниках.[44] Однако неконтролируемая интеграция трансгена или его регуляторных последовательностей в нежелательные участки может инактивировать важные гены или активировать протоонкогены. Редактирование генов, а именно изменение генов in situ с помощью специфических нуклеаз, представляет собой новую стратегию, поскольку нуклеазы создают двухцепочечные разрывы в ДНК, замену, вставку или удаление последовательности в определенном локусе. К таким нуклеазам относятся нуклеазы с цинковыми пальцами, мегануклеазы, эффекторные нуклеазы, подобные активатору транскрипции, и кластерные регулярно перемежающиеся короткие палиндромные повторы (CRISPR)[45].

Наследственные моногенные заболевания, такие как β-талассемия, являются кандидатами для генотерапии путем переноса генов или редактирования генов.[46] Текущие технологические достижения в секвенировании генома, селекции стволовых клеток, разработке вирусных векторов, трансдукции и стратегий редактирования генов в настоящее время позволяют проводить эффективные генетические манипуляции ex vivo со стволовыми клетками человека, что приводит к производству гемоглобина и является значимым клиническим преимуществом для пациентов с талассемией. Ожидается, что эти 3 типа технологий редактирования генов смогут исправить патогенные гены талассемии.[47] Передовым подходом к лечению генетических заболеваний является редактирование генома, в котором используются целевые нуклеазы для исправления мутаций в определенных последовательностях ДНК и восстановления их до последовательности дикого типа. Метод редактирования генома может изменять ДНК в клетках или организмах для понимания их физиологических реакций. К таким инструментам редактирования генома относятся транскрипционные активатор-подобные эффекторные нуклеазы, нуклеазы с цинковыми пальцами и CRISPR.[15] Технология CRISPR - это революционный вариант лечения наследственных заболеваний. Эта технология позволяет нацеливаться на конкретный геномный локус и редактировать его более эффективно, чем это возможно при использовании альтернативных методов редактирования генов. Система CRISPR/Cas является более простой, быстрой, безопасной и эффективной, чем другие системы. Метод CRISPR-ассоциированного белка 9 (CRISPR-Cas9) используется для редактирования любых мутаций ДНК, связанных с наследственными заболеваниями, в клетках (in vitro) и животных (in vivo).[48] Ожидается, что система CRISPR/Cas9 сможет восстановить HBB в индуцированных плюрипотентных стволовых клетках, половых клетках, оплодотворенных яйцеклетках и эмбрионах пациентов с β-талассемией, заложив основу для будущего клинического применения. Однако профиль безопасности таких технологий остается неопределенным.

В нескольких клинических испытаниях изучалась безопасность и эффективность редактирования генов для восстановления синтеза Hb при β-талассемии. Большинство из них представляют собой методы, основанные на добавлении генов, и лишь немногие - стратегии генного редактирования, направленные на реактивацию HbF. Хотя аутологичная HSCT с использованием генетически скорректированных клеток позволит избежать риска GVHD и преодолеть необходимость в подходящем доноре, необходимо выполнить несколько требований. К ним относятся высокоэффективный перенос генов и приживление высокой доли генетически модифицированных гемопоэтических стволовых клеток (HSCs), постоянный уровень экспрессии HBB, не зависящий от места интеграции, высокий уровень экспрессии β-глобина или γ-глобиновых генов, регулируемая экспрессия в эритроидной линии и безопасная экспрессия с небольшим или нулевым риском инсерционного мутагенеза/онкогенов. [49] Поскольку долгосрочные последствия механизмов редактирования генов в HSCs еще не выяснены, современное редактирование генов нельзя считать более безопасным, чем вирус-опосредованное добавление генов.[50] Для переноса генов использовались различные типы векторов, включая вирусные и невирусные векторы. Текущие усилия направлены на повышение эффективности опосредованного лентивирусным вектором переноса генов в стволовые клетки, чтобы можно было последовательно достичь лечебной способности переноса генов[51].

Сигнальный трансформирующий фактор роста β (TGF-β) сверхсемейства действует на биологические процессы, такие как клеточное состояние покоя, апоптоз, пролиферация, дифференцировка и миграция, и играет важную роль в регуляции кроветворения.[52] Этот путь может потерять свою физиологическую регуляцию в патологических условиях, что приводит к анемии и IE. Молекулы-ловушки Activin рецептор-лиганд, такие как Sotatercept и Luspatercept, понижают регуляцию TGF-β пути, тем самым ингибируя каскад Smad2/3 и облегчая анемию у пациентов с β-талассемией и миелодиспластическими синдромами[53,54].

Индукция дефицита железа с помощью введения трансферрина, minihepcidins или манипуляций с hepcidin путем предотвращает перегрузку железом, перераспределяет железо из паренхимных клеток в макрофаги и частично контролирует анемию у мышей с β-талассемией. Ингибирование IE с помощью ловушек лиганда активина улучшает анемию и перегрузку железом в той же модели. Нацеливание на перегрузку железом или IE показывает перспективность в доклинических исследованиях; лигандные ловушки активина проходят клинические испытания с многообещающими результатами и могут быть полезны для пациентов с IE.[55].

Центральный регулятор гомеостаза железа, гепсидин, хронически подавляется при этом расстройстве, что приводит к бесконтрольному поглощению железа в кишечнике и последующей перегрузке железом. Многие группы сосредоточились на выяснении основных путей, связанных с регуляцией железа. Новые молекулы были синтезированы и использованы в животных моделях дисрегуляции обмена железа, продемонстрировав свою способность воздействовать на железо и снижать его нагрузку. Анти-смысловые олигонуклеотиды и липидные наночастицы (LNP), образованные siRNAs и пептидами минигепцидина, являются новыми агентами, которые доказали свою эффективность в регулировании метаболизма железа в мышиных моделях и являются перспективными кандидатами для лечения пациентов с нарушениями, связанными с железом.[56].

Открытие Янус-киназы 2 (JAK2) как важнейшего медиатора IE и спленомегалии при β-талассемии показало, что применение малых органических молекул для ингибирования JAK2 может уменьшить IE и спленомегалию.[57,58] Лечение эритропоэтического расстройства препаратом, ограничивающим эритропоэз, может показаться нелогичным. Однако его применение рационально, поскольку IE при β-талассемии напоминает лейкемическую экспансию клеток, с незрелыми эритроидными предшественниками, которые аномально пролиферируют, не дифференцируются и вторгаются в другие органы, нарушая их функцию. Таким образом, использование ингибиторов JAK2 при β-талассемии может быть желательным, но требует тщательной оптимизации, учитывая потенциал не-целевой иммунной супрессии, а также анемию, которую можно ожидать от постоянного ингибирования JAK2.

Критическим патофизиологическим механизмом, приводящим к IE при β-талассемии, является непрерывное производство α-глобина и накопление дополнительного избыточного α-глобина в эритроидных клетках-предшественниках. За последние 30 лет клинические исследования показали, что естественное снижение выработки цепей α-глобина при наследовании β-талассемии улучшает фенотип заболевания у пациентов с β-талассемией. Проблема здесь заключается в тканеспецифическом селективном подавлении экспрессии глобина до такой степени, чтобы это было полезно для пациентов с β-талассемией. Возможные подходы включают пост-транскрипционное глушение с помощью РНК-интерференции (RNAi) с использованием малых интерферирующих РНК, коротких шпилечных РНК и эпигенетических лекарственных препаратов для изменения хроматиновой среды геномного редактирования генов глобина для нарушения экспрессии генов глобина.

Существует спектр фенотипов при β-талассемии. Генотипы талассемии можно объяснить активностью α-/β-глобиновых цепей или соотношением α-/β-мРНК. Однако это предположительные диагнозы. Для выявления мутаций необходимо провести анализ ДНК. Для выявления точечных мутаций при β-талассемии и точек разрывов крупных делеционных мутантов при β-талассемии были разработаны различные молекулярные методы. Однако эти методы имеют различные преимущества и недостатки. Был представлен молекулярный скрининг генов α- и β-талассемии с использованием секвенирования следующего поколения. Этот метод может обеспечить точный диагноз талассемии, а другие традиционные методы могут поставить неверный диагноз.[15]

Однако, хотя генотипирование по локусам β-глобина и α-глобина относительно легко включить в программу пренатальной диагностики и консультирования, выявление врожденной способности к повышению HbF в ответ на гемопоэтический стресс все еще остается сложной задачей. Такие детерминанты HPFH в разных клетках обычно выявляются при исследовании членов семьи, которых в настоящее время нет. До того, как локусы количественных признаков для HbF были четко определены, казалось бы, что невозможно предсказать фенотип по генотипу, кроме 2 категорий различных α-глобиновых генов при гетерозиготной β-талассемии и наследования аллелей легкой β+ талассемии.[59] Этническая принадлежность и окружающая среда являются существенными факторами при анализе взаимосвязи генотип/фенотип. Предыдущие исследования показали, что все 3 генетических модификатора - первичный, вторичный и третичный - являются популяционно-специфическими. Третичные локусы включают множество различных генетических полиморфизмов, образующих фоновые гены, некоторые из которых были совместно отобраны с талассемией. Генетические модификаторы, которые смягчают любые вторичные осложнения, возникающие в результате анемии или чрезмерной нагрузки железом из-за многократных переливаний крови, также являются важными параметрами, определяющими прогрессирование и тяжесть болезни.

Лечебные процедуры изменяют траекторию затрат на пациентов здравоохранения, превращая финансовые обязательства на протяжении 50 лет в потенциальные "одноразовые" инвестиции. С 1980-х годов это обычно было доступно только для 30% маленьких детей с подобранными донорами из числа братьев и сестер.[60] Другие новые стратегии выходят на клинические испытания, например, эритропоэз, посредством фармакологического манипулирования гепсидином и метаболизмом железа.

β-талассемии являются распространенными заболеваниями с широким клиническим спектром и генетической гетерогенностью. Ранние клинические и популяционные исследования предоставили доказательства того, что врожденная способность производить фетальный гемоглобин была клинически выгодна для пациентов с β-талассемией и серповидно-клеточной болезнью, что послужило толчком к многочисленным исследованиям и клиническим испытаниям фармакологических агентов для реактивации HbF в 1980 и 90 гг.[13] Недавний прогресс в области анализа ДНК сделал доступным огромное количество информации о генетических детерминантах, которые могут влиять на фенотип пациентов и носителей. Было выявлено несколько первичных и вторичных генетических модификаторов, а в некоторых случаях, связанных с болезнью осложнений, лежащий в их основе молекулярный механизм до сих пор не выяснен. В 1980 году в качестве метода лечения была введена аллогенная HSCT. На сегодняшний день во всем мире проведено около 2000 трансплантаций. Хотя результаты значительно улучшились благодаря улучшению кондиционирования, времени трансплантации и более эффективной поддержке, аллогенная HSCT ограничена наличием полностью подходящих доноров и потенциальными иммунологическими побочными эффектами. Генотерапия с использованием аутологичных HSCs позволяет избежать риска GVHD и доступна для всех пациентов; однако HSCs должны быть генетически модифицированы ex vivo. Таким образом, генотерапия при β-талассемии развивается все быстрее и достигла важного перекрестка в своем развитии.

Хотя в техническом плане был достигнут огромный прогресс, профиль безопасности все еще оценивается в ходе клинических испытаний. Недавние открытия и понимание процесса перехода от фетального к взрослому гемоглобину открыли новые фармакологические и генетические мишени для реактивации HbF. Аналогичным образом, улучшенное понимание механизмов, связанных с неэффективным и аномальным эритропоэзом, также позволило найти эффективные терапевтические мишени, некоторые из которых в настоящее время проходят клинические испытания.[61] Более глубокое понимание механизмов действия хелаторов крайне желательно для повышения их эффективности и снижения дополнительных побочных эффектов. В целом, после десятилетий исследований, включавших как успехи, так и потенциальные неудачи, путь к постоянному, не зависящему от донора излечению пациентов с β-талассемией становится все более реальным.