珠蛋白基因是编码血红蛋白α类肽链和β类肽链的基因簇，α类基因位于人类第16号染色体短臂13区，包含α1和α2两个功能基因；β类基因位于第11号染色体短臂15区，包含β、δ、Gγ、Aγ等基因。两类基因均保留三外显子两内含子的保守结构，内含子两侧具有GT-AG剪切信号及TATA盒等调控元件。胚胎期至成人期，珠蛋白基因呈现严格时空表达调控：胚胎期以ζ、ε基因表达为主，胎儿期切换为α与γ基因组合（α2γ2），出生后β基因激活形成成人血红蛋白α2β2。基因缺失或突变会导致α/β链合成失衡，引发地中海贫血等遗传性血红蛋白病。2023年研究证实通过基因编辑干预γ基因表达可治疗β-血红蛋白病。

α-珠蛋白基因簇位于16号染色体短臂13.3区（16p13.3），包含两个功能基因（α1、α2）及ζ、θ等基因。内含子1位于30/31密码子间（长度约130-150bp），内含子2位于104/105密码子间（长度约850-900bp）。

胚胎期（8周前）血红蛋白由ζ2ε2四聚体构成，α基因在6周后逐渐激活。胎儿期（8周后至出生）主要合成α2γ2血红蛋白（HbF），γ基因包含Gγ（第136位甘氨酸）和Aγ（第136位丙氨酸）两种亚型，胎儿期比例为7:3。出生后β基因激活，6个月时HbA（α2β2）占比达97%，同时保留约1% HbA2（α2δ2）和% HbF。该转换机制受BCL11A、KLF1等转录因子调控，通过修饰β基因启动子及γ基因抑制元件实现。

α基因缺陷引发α-地中海贫血：单个α基因缺失（-α/αα）为静止型，两个缺失（--/αα）为轻型，三个缺失（--/-α）导致HbH病（β4四聚体），四个缺失（--/--）引发Hb Bart胎儿水肿综合征（γ4四聚体）。β基因突变导致β-地中海贫血：β+突变保留部分β链合成能力，β0突变完全终止合成。重型β-地贫患者依赖输血维持生命，其γ基因持续表达HbF（可达15-20%）以代偿β链不足。

2023年11月，研究团队使用变形式碱基编辑器（tBE）靶向编辑HBG1/2启动子，破坏BCL11A结合位点后，γ-珠蛋白表达量提升3-5倍，显著改善β-血红蛋白病模型症状。基因疗法还包括β基因原位修复、人工β基因载体导入等策略，其中慢病毒载体治疗β-地贫已进入临床试验阶段。针对α-地贫的CRISPR/Cas9基因编辑技术可精准修复HS-40调控区缺陷，恢复α链合成能力。