Quantification of human globin gene expression in [beta]-Thalassemia

Abstract

β-thalassemia is a significant inherited disease with the occurrence of 3-9% in Thailand. Excess α-and reduced β-globin chains are the major causes of the disease pathogenesis and the compensation by HbF reproduction. We had quantitated the α, β and ỵ globin genes expressions in β-thalassemia by using real-time reverse transcriptase polymerase chain reaction (qRT-PCR) and studied the relationships between mRNA expressions simultaneously with corresponding hemoglobin produced and disease severities in each β-thalassemia group and genotype. The results showed an increase of α/β globin mRNA ratios reflected more imbalance globin chains synthesis in β-thalassemia than normal controls. The differences of this ratio might indicate the severities between β0, β+ (severe) and β+ genotypes of the β-thalassemia with HbE disease. For HbF compensation, the ỵ globin mRNA and HbF were expressed in order of homozygous β-thalassemia disease, β- thalassemia with HbE disease, and heterozygous β-thalassemia. In β-thalassemia with HbE disease, absolute HbE, but not HbF, amounts were higher in mild than moderate-severe phenotypes suggesting that increased HbE synthesis might better improved the clinical severity. The globin genes expressions in each genotype of β-thalassemia with HbE were determined and discussed. The globin gene expressions can be used for prediction and explanation of severities in β-thalassemia. Interestingly, HbE appeared to be an additional significant factor affecting disease severity in β-thalassemia with HbE disease.

เบต้าธาลัสซีเมียเป็นโรคทางพันธุกรรมที่สาคัญของประเทศไทยซึ่งพบความชุกประมาณ 3-9% พยาธิสภาพของโรคเกิดจากการสร้างสายเบต้าโกลบินลดลงทาให้มีสายแอลฟ่าโกลบินส่วนเกิน ดังนั้นร่างกายจะมีการชดเชยโดยการสร้างฮีโมโกลบินเอฟสูงขึ้น ในการศึกษาครั้งนี้ทาการวัดปริมาณการแสดงออกของยีนแอลฟ่า เบต้าและแกมม่าโกลบินโดยใช้เทคนิค real-time reverse transcriptase polymerase chain reaction (qRT-PCR) และศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างการแสดงออกของยีนและการสร้างฮีโมโกลบินกับความรุนแรงของโรคในแต่ละกลุ่มและแต่ละจีโนไทป์ของเบต้าธาลัสซีเมีย อัตราส่วนการแสดงออกของยีนแอลฟ่าต่อเบต้าโกลบินพบสูงขึ้นในกลุ่มเบต้าธาลัสซีเมียเมื่อเทียบกับกลุ่มปกติซึ่งชี้ให้เห็นถึงความไม่สมดุลของการสร้างสายโกลบิน ความแตกต่างของอัตราส่วนนี้ในกลุ่มที่มีจีโนไทป์เป็นเบต้าศูนย์ เบต้าบวก (ชนิดรุนแรง) และเบต้าบวกในโรคเบต้าธาลัสซีเมียฮีโมโกลบินอีอาจบ่งชี้ถึงความรุนแรงของโรคได้ การชดเชยโดยการสร้างฮีโมโกลบินเอฟและการแสดงออกของแกมม่าโกลบินเอ็มอาร์เอ็นเอพบจากมากไปน้อยในโฮโมไซกัสเบต้าธาลัสซีเมีย เบต้าธาลัสซีเมียฮีโมโกลบินอีและพาหะเบต้าธาลัสซีเมียตามลาดับ สาหรับความรุนแรงของโรคในกลุ่มเบต้าธาลัสซีเมียฮีโมโกลบินอีพบว่าในกลุ่มที่อาการไม่รุนแรงจะมีปริมาณฮีโมโกลบินอีสูงกว่ากลุ่มอาการรุนแรง ขณะที่ปริมาณฮีโมโกลบินเอฟของทั้งสองกลุ่มไม่แตกต่างกัน ชี้ให้เห็นว่าการสร้างฮีโมโกลบินอีที่มากขึ้นน่าจะลดความรุนแรงของโรคได้ดีกว่า ส่วนการแสดงออกของยีนโกลบินในแต่ละจีโนไทป์ของโรคเบต้าธาลัสซีเมียฮีโมโกลบินอีจะมีการอภิปรายในรายละเอียด การแสดงออกของยีนโกลบินสามารถนามาใช้คาดการณ์และอธิบายความรุนแรงของโรคเบต้าธาลัสซีเมียได้ และที่น่าสนใจกว่านั้นฮีโมโกลบินอีอาจจะเป็นอีกปัจจัยสาคัญที่มีผลต่อความรุนแรงของโรคเบต้าธาลัสซีเมียฮีโมโกลบินอี