PSAT1-geeniterapia: Läpimurto sydänlihaksen uudistumisessa akuutin infarktin jälkeen

RIKENin (Japani), Kioton yliopiston ja Stanfordin yliopiston tutkijat paljastavat Theranosticsissa tehokkaan sydämen regeneraatioprotokollan: PSAT1-modifioidun RNA:n (modRNA) tai fosfoseriiniaminotransferaasi 1 (PSAT1) -geeniä sisältävän AAV-vektorin kerta-annos sydämen infarktialueelle aktivoi endogeenisen seriini-synteesin, mikä johtaa sydänlihassolujen lisääntymiseen, neovaskularisaatioon ja vasemman kammion toiminnan merkittävään paranemiseen.

Miksi PSAT1?

Infarktin jälkeen aikuisen sydänlihassolut menettävät lähes kokonaan kykynsä jakautua, ja arpikudos täyttyy sidekudoksella, mikä johtaa pumppaustoiminnan heikkenemiseen. PSAT1 katalysoi seriini synteesireitin (SSP) ensimmäistä nopeutta rajoittavaa vaihetta glykolyyttisestä välituotteesta 3-fosfoglyseraatista. Seriini on keskeinen substraatti yhden hiiliatomin aineenvaihdunnalle, nukleotidisynteesille ja glutationin välittämälle suojalle oksidatiivista stressiä vastaan.

Prekliininen hiirimalli

1. Infarktin induktio: vasemman etummaisen laskevan sepelvaltimon (LAD) tukkeutuminen C57BL/6-hiirillä.

2. Hoidon anto: kerta-annos peri-infarktialueelle

   • PSAT1-modRNA (nopeasti hajoava, ei genomista integraatiota)

   • AAV9-PSAT1 (pitkäaikainen ilmentyminen)

3. Ilmentymisen varmentaminen: PSAT1:n huipputasot havaittiin 24–48 tunnissa (modRNA) tai 7–14 päivässä (AAV9) Western blot -analyysillä ja immunofluoresenssilla.

4. Tulokset 4–6 viikon kuluttua:

   • Sydänlihassolujen lisääntyminen: Ki67⁺/cTnT⁺-solujen määrä lisääntyi 2,5-kertaisesti arven reuna-alueella (p<0,001).

   • Vasemman kammion toiminta: ejektiofraktio (EF) nousi 35 prosentista 50–52 prosenttiin (kontrolli – 38 %).

   • Arven koko: sidekudospinta-ala pieneni 40 % (Massonin trikromi, p<0,001).

   • Uusi verisuonitus: CD31⁺-kapillaarien tiheys kasvoi 60 % hoitoalueella.

Vahvistus sikamallissa

1. Minisian malli: akuutti LAD-tukos Yucatanin minisioilla.
2. AAV9-PSAT1: kerta-annoksena sydänlihakseen revaskularisaation aikana (samanlainen kuin stentti).
3. Tulokset 8 viikon jälkeen:

• EF nousi 12 % (30 %:sta 42 %:iin).
• Arpi on pienentynyt 25 %.
• Turvallisuus: Rytmihäiriöitä, kohteen ulkopuolista tulehdusta tai immuunivastetta vektorille ei havaittu.

Mekaaniset osat

• Metabolomiikka osoitti:

  • Seriinin ja glutationin lisääntyminen sydänlihassoluissa 45 %.

  • ROS:n väheneminen 35 %, mikä suojaa soluja apoptoosilta.

• Rajavyöhykkeen scRNA-sekvenssi:

  • Ccnd1:n, Mki67:n ja Aurkb:n (proliferatiivisten markkereiden) lisääntynyt ilmentyminen.

  • Vegfan ja Angpt2:n aktivointi (angiogeneesi).

• PSAT1:n CRISPR-poisto sydänlihassoluissa poisti kaikki terapeuttiset vaikutukset, mikä vahvisti spesifisyyden.

Kirjoittajien lausunnot

”PSAT1 avaa oven sydänlihassolujen jakautumiselle ja palauttaa menetettyä sydämen toimintaa sydänkohtauksen jälkeen”, sanoo tohtori Tsuji Masahiro.
”Sikamalli osoittaa kliinistä sovellettavuutta: AAV9-PSAT1:tä voidaan antaa samanaikaisesti revaskularisaation kanssa ilman, että toimenpide monimutkaistuu merkittävästi”, lisää Stanfordin professori Li Chen.

Kliinisen käännöksen näkymät

1. Vaihe I: PSAT1-modRNA:n turvallisuuden ja annostuksen arviointi akuutista STEMI:stä kärsivillä potilailla ensimmäisten 24–72 tunnin aikana revaskularisaation jälkeen.
2. Vaihe II/III: AAV9-PSAT1:n vertailu kontrolliryhmään EF:n paranemisen, arven vähenemisen ja uusintahoitojen suhteen.
3. Vastebiomarkkerit: plasman seriini-/glutationitasot, infarktin tilavuuden CM-MRI, apoptoosimarkkerit biopsioissa.

Johtopäätös

Tämä tutkimus esittelee uudenlaisen geenimetaboliaan perustuvan lähestymistavan sydämen uudistumiseen: seriini synteesin ohimenevä aktivointi PSAT1:n kautta mahdollistaa aikuisten sydänlihassolujen palaamisen solusykliin, kapillaariverkoston laajentamisen ja toiminnan palauttamisen infarktin jälkeen. PSAT1:een kohdistuvat geeni- ja modRNA-hoidot lupaavat muuttaa akuutin sydäninfarktin hoidon paradigmaa vähentämällä arpeutumista ja pienentämällä sydämen vajaatoiminnan riskiä.