β-地中海貧血研究：Hbb-bs および Hbb-bt の二重ノックアウトマウスモデル

β-地中海貧血の分子病態

（すなわち、αグロビン鎖と非αグロビン鎖の比）。βグロビンの不均衡な合成により、未結合のαグロビン鎖がアミロイド様の不溶性沈殿物として形成され、骨髄および脾臓の紅血球前駆細胞を損傷し、無効性赤血球生成を引き起こします。現在までに、β-地中海貧血アレルの約350種類の病原的変異が同定されており（http://globin.cse.psu.edu）、β鎖産生量の低下度に応じて機能的に分類されています：

• β⁰-地中海貧血アレル（βグロビン鎖の完全な産生消失）：無義変異、フレームシフト変異、あるいは（場合によっては）スプライシング変異による
• β⁺-地中海貧血アレル（βグロビン鎖産生の低下）：インtron、プロモーター領域（CACCCまたはTATAボックス）、ポリアデニル化シグナル、5'または3'非翻訳領域、スプライシング異常における病的変異による
• β⁺⁺-地中海貧血アレル（β鎖産生の最小限の低下）：非常に軽微なため、しばしば「無症状」であり、キャリアは明確な血液学的表型を示さないことも

注目すべきは、β⁰およびβ⁺変異に伴う臨床的重症度は変動が大きく、α-地中海貧血関連の病的変異（HBA1またはHBA2遺伝子に存在）を併発することで緩和される可能性がある点です。これはαグロビンの発現を低下させ、α/非αグロビン鎖の不均衡を軽減するためです。^[3] ここでは、各β-地中海貧血型の遺伝子型-表現型相関について詳しく検討します。

β-地中海貧血重症症

重度β-地中海貧血（β-地中海貧血重症症）の患者は、2つの異常なβグロビンアレルを有しており、ホモ接合状態によりβグロビン鎖の完全またはほぼ完全な産生消失が生じます。この結果、以下のような臨床症状が現れます。変異によりHbA（βグロビン鎖を含む）の合成が低下または消失し、βグロビン鎖の欠如によりαグロビン鎖と非αグロビン鎖の合成比が不均衡となり、αグロビン鎖の過剰が生じます。過剰なαグロビン鎖は赤血球内に不溶性のアミロイド様沈殿物を形成し、赤血球膜に酸化的損傷を引き起こし、赤血球の破壊および骨髄における無効性赤血球生成を引き起こします。

β-地中海貧血中等症

中等度β-地中海貧血（β-地中海貧血中等症）の患者は、β⁺地中海貧血の複合ヘテロ接合状態、あるいは特異的な地中海貧血のホモ接合状態、あるいは異なるヘモグロビン産生障害の複合ヘテロ接合状態を有します。その病理生理学的変化は、重度型と軽度型の間に位置します。

β-地中海貧血軽症

軽度β-地中海貧血（β-地中海貧血軽症）の患者は、1つの異常なβグロビン遺伝子を有し、ヘテロ接合体キャリアです。βグロビン鎖の合成がわずかに低下します。β⁺無症状型変異は、βグロビン鎖の恒常的な残存産生、正常または境界値の赤血球指標、および正常または境界値のHbA2を示すことがあります。二重β⁺変異は、β-地中海貧血中等症または軽症を引き起こす可能性があります。病態症状は軽度の貧血を含みますが、場合によっては無症状であることもあります。^[3]

(3) 全血検査結果

図3. 14週齢雄性ヘテロ接合体Hbb-bs&Hbb-bt DKOマウスと野生型（WT）マウスの全血検査結果

全血検査の結果から、野生型マウスと比較して、ヘテロ接合体Hbb-bs&Hbb-bt DKOマウスは赤血球数（RBC）、ヘモグロビン量（HGB）、ヘマトクリット（HCT）が有意に低下していることが明らかになりました。平均赤血球ヘモグロビン濃度（MCHC）はわずかに低下し、赤血球分布幅（RDW）および血小板数（PLT）は有意に増加しています。これらのパラメータの変化は、類似した遺伝的変異型によって引き起こされるβ-地中海貧血の臨床的表現型と一致しています。

(4) 血液塗抹標本解析

図4. 14週齢雄性ヘテロ接合体Hbb-bs&Hbb-bt DKOマウスとC57BL/J野生型マウスの血液塗抹標本解析

血液塗抹標本解析の結果、ヘテロ接合体Hbb-bs&Hbb-bt DKOマウスでは、核を有する細胞の割合が増加しており、赤血球の中心部が明確に薄くなっている（中央淡染）とともに、異常な形態の赤血球、破片状赤血球、核有赤血球が観察されました。末梢血では、ターゲット細胞（黄色矢印）、スパーセル（赤矢印）、涙滴細胞（緑矢印）、破片細胞（青矢印）などの多様な異常赤血球形態が認められました。一方、C57BL/J野生型マウスの赤血球は構造的に完全で、二重凹型の円盤状を示し、顕著な異常は見られませんでした。