5%～30%的唐氏综合征（DS）婴儿的胎儿造血细胞中可见到一过性骨髓细胞生成异常（TAM），以遗传学表型为21三体的不成熟原始巨核细胞聚集为特征。GATA1突变和21三体是TMD发生的必要条件，但两者之间相互作用的分子学机制尚未完全明确。

本研究旨在探索人类21号染色体（Hsa21）的致瘤因素并阐明在TAM/ML-DS发展过程中GATA1与Hsa21的分子协同机制。

为了研究GATA1和21三体在TAM/ML-DS发生发展中协同互作的内在机制，本研究采用CRISPR-Cas9技术，利用1090种sgRNA对1种ML-DS细胞系和对照细胞系Hsa21上218种注释编码基因进行筛选。进而对ML-DS最特异的基因进行体内外功能和分子学实验进一步验证。

CRISPR-Cas9对Hsa21编码基因（n=218）的功能缺失筛选结果示ML-DS细胞系CMK的耗竭、但对非DS白血病细胞（K562）影响却很小，提示强大特异的RUNX1依赖性。ML-DS患者的白血病原始细胞经RNA-sequencing和同型特异性实时荧光定量PCR验证发现，较之于其他类型的白血病或正常供者造血干祖细胞（HSPCs），RUNX1及其亚型出现了下调。我们在突变型Gata1s和前白血病小鼠胎儿HSPCs的体外实验中观察到了RUNX1亚型与Gata1s的协同异位过表达导致了不成熟原始巨核组细胞的增殖和聚集。同样地，人类CD34+HSPCs中的ML-DS主导的RUNX1亚型的异位表达亦导致成熟巨核细胞的丢失和单核细胞分化的增加。相反，若改表达向参与主要造血功能的RUNX1亚型转移则增加巨核分化并减弱HSPCs的增殖作用。同样的结果亦可以在ML-DS的患者中见到。恢复参与主要造血功能的RUNX1亚型的表达可诱导分化以及阻滞ML-DS原始细胞的周期，然而若进一步增加ML-DS主导的RUNX1亚型的表达则会提高CD41+CD117+巨核细胞的增殖和集聚。重要的是，在Gata1s胎儿HSPCs中过表达RUNX1移植同系C57BL/6J受体鼠仅40天就足以产生白血病表型和高外显率（100%）。白血病细胞可以移入二代受体鼠并呈现巨核组细胞样表型（CD41+CD117+CD34-CD16/32low）。此外，RNA-sequencing的全球基因表达谱分析进一步确认了小鼠白血病的ML-DS样RNA表达谱。对带有各种标签蛋白的GATA1和GATA1s进行ChIP-sequencing，我们可以判断RUNX1位点的染色体结合差异并揭示GATA1s突变细胞中特异性RUNX1亚型表达的正反馈通路。类似地，对tag标签的GATA1/GATA1s进行pulldown实验可显示其与RUNX1特异亚型的交互作用。

利用Hsa21-wide CRISPR-Cas9筛选联合体内外功能验证，研究人员发现在21三体背景下的胎儿HSPCs造血转化过程中，一种特异RUNX1亚型与突变型GATA1s相互作用。研究数据亦强调了白血病中可变剪接的重要性，它将引领真正的精准靶向治疗的发展。