Das Bernard-Soulier-Syndrom (BSS) ist eine schwere Blutungsstörung, die klassischerweise als autosomal-rezessive Erkrankung beschrieben wird und durch biallelische Mutationen des Glykoprotein-Komplexes GPIb-IX, eines wichtigen Thrombozytenrezeptors, verursacht wird. Es ist gekennzeichnet durch eine mäßige bis schwere Thrombozytopenie, Riesenthrombozyten und eine Thrombozytenfunktionsstörung, bei einer geschätzten Inzidenz von etwa einem Fall pro einer Million. Während die Bildung abnorm großer Thrombozyten lange auf eine gestörte Proplättchenbildung durch Megakaryozyten zurückgeführt wurde, blieben die genauen Mechanismen unzureichend verstanden, insbesondere bei den bislang wenig untersuchten heterozygoten (monoallelischen) Formen.
Um diese Formen zu untersuchen, etablierten die Autoren induzierte pluripotente Stammzellen (iPSC) aus einem Patienten mit einer neuen heterozygoten Mutation GP1BA p.N103D, die in der LRR4-Domäne der GPIbα-Untereinheit liegt und für eine mäßige Makrothrombozytopenie verantwortlich ist. Im Gegensatz zu Maus- oder iPSC-Modellen des biallelischen BSS, die ein Fehlen oder eine starke Verminderung des GPIb-IX-Komplexes an der Zelloberfläche aufweisen, beeinträchtigt diese Mutation weder die Differenzierung der Megakaryozyten noch die Expression des Komplexes noch die Interaktion zwischen GPIbα und Filamin A. Sie verringert jedoch die Affinität zum von-Willebrand-Faktor (VWF) und induziert, unabhängig vom VWF, eine verstärkte Signalübertragung über das Integrin αIIbβ3, die einem ausgeprägten Defekt der Proplättchenbildung nach Adhäsion an Fibrinogen zugrunde liegt.
Die Analyse ergab eine Voraktivierung des Integrins αIIbβ3 sowie eine vermehrte Bildung von Stressfasern, die mit einer Überaktivierung des RhoA-Signalwegs zusammenhingen. Proteomische Arrays zeigten eine erhöhte Phosphorylierung der Kinase SRC am Tyrosin Y419 stromabwärts von GPIbα. SRC könnte den RhoA-Signalweg über GEF-H1 aktivieren, entweder direkt oder vermittelt durch STAT3. In Übereinstimmung mit dieser Hypothese stellt Dasatinib, ein SRC-Inhibitor, die normale Bildung von Stressfasern wieder her. Die Autoren weisen darauf hin, dass RhoA am Ende der megakaryozytären Reifung teilweise inaktiviert werden muss, um eine normale Thrombopoese zu gewährleisten – ein Gleichgewicht, das hier durch die Mutante gestört ist.
Unter Verwendung eines dreidimensionalen, auf Seide basierenden Knochenmarkmodells, das die Thrombozytenfreisetzung unter Fluss nachbildet, zeigte das Team, dass der ROCK1/2-Inhibitor Y27632 die Thrombozytenzahl erhöht und deren Größe in Megakaryozyten mit der N103D-Mutation wiederherstellt, ebenso wie bei zwei weiteren heterozygoten Patienten (Mutationen p.L160P und p.N150S). Hingegen hatte Y27632 keinen zusätzlichen Effekt auf die Thrombozytenproduktion der Megakaryozyten von zwei Patienten mit biallelischem BSS, was auf einen unterschiedlichen molekularen Mechanismus hinweist. Die Autoren schlussfolgern, dass das monoallelische BSS zumindest teilweise auf einem Defekt der späten Stadien der Megakaryopoese beruht, bedingt durch eine dysregulierte, VWF-unabhängige GPIbα-Signalübertragung zu αIIbβ3, während die biallelischen Formen dem bei Gp1ba- und Gp1bb-defizienten Mäusen beobachteten Phänotyp näherstehen.