PSAT1 gēnu terapija: izrāviens miokarda reģenerācijā pēc akūta infarkta

Zinātnieki no RIKEN (Japāna), Kioto Universitātes un Stenfordas Universitātes atklāj spēcīgu sirds reģenerācijas protokolu Theranostics platformā: vienreizēja PSAT1 modificētas RNS (modRNS) vai AAV vektora ar fosfoserīna aminotransferāzes 1 (PSAT1) gēnu piegāde sirds infarkta zonā aktivizē endogēnā serīna sintēzi, kas noved pie kardiomiocītu proliferācijas, neovaskularizācijas un ievērojamas kreisā kambara funkcijas uzlabošanās.

Kāpēc PSAT1?

Pēc infarkta pieaugušie kardiomiocīti gandrīz pilnībā zaudē spēju dalīties, un rētas zona piepildās ar saistaudiem, kas noved pie sūkņa funkcijas samazināšanās. PSAT1 katalizē serīna sintēzes ceļa (SSP) pirmo ātrumu ierobežojošo soli no glikolītiskā starpprodukta 3-fosfoglicerāta. Serīns ir galvenais substrāts viena oglekļa atoma metabolismam, nukleotīdu sintēzei un glutationa mediētai aizsardzībai pret oksidatīvo stresu.

Preklīniskais peles modelis

1. Infarkta indukcija: kreisās priekšējās dilstošās koronārās artērijas (LAD) nosprostojums C57BL/6 pelēm.

2. Terapijas piegāde: vienreizēja ievadīšana periinfarkta zonā

   • PSAT1-modRNS (strauji sabrūkoša, nav genoma integrācijas)

   • AAV9-PSAT1 (ilgtermiņa ekspresija)

3. Ekspresijas pārbaude: Maksimālais PSAT1 līmenis tika novērots 24–48 h (modRNS) vai 7–14 d (AAV9) laikā, izmantojot Western blot un imunofluorescences metodi.

4. Rezultāti pēc 4–6 nedēļām:

   • Kardiomiocītu proliferācija: Ki67⁺/cTnT⁺ šūnu skaits rētas robežzonā palielinājās 2,5 reizes (p<0,001).

   • Kreisā kambara funkcija: izsviedes frakcija (EF) palielinājās no 35 % līdz 50–52 % (kontroles grupa – 38 %).

   • Rētas izmērs: saistaudu laukums samazinājās par 40% (Masona trihroms, p<0,001).

   • Jauna vaskularizācija: CD31⁺ kapilāru blīvums apstrādes zonā palielinājās par 60 %.

Apstiprinājums cūku modelī

1. Minicūku modelis: akūta LAD nosprostojums Jukatanas minicūkām.
2. AAV9-PSAT1: vienreizējas devas ievadīšana miokardā revaskularizācijas laikā (līdzīgi kā stenta ievietošana).
3. Rezultāti pēc 8 nedēļām:

• EF palielinājās par 12 % (no 30 % līdz 42 %).
• Rēta ir samazinājusies par 25%.
• Drošība: netika konstatētas aritmijas, ārpus mērķa iekaisuma reakcijas vai imūnreakcija pret vektoru.

Mehāniskās daļas

• Metabolomika parādīja:

  • Serīna un glutationa līmeņa paaugstināšanās kardiomiocītos par 45%.

  • ROS samazinājums par 35%, kas aizsargā šūnas no apoptozes.

• Robežzonas scRNA-seq:

  • Paaugstināta Ccnd1, Mki67, Aurkb (proliferatīvo marķieru) ekspresija.

  • Vegfa, Angpt2 aktivācija (angioģenēze).

• CRISPR PSAT1 izslēgšana kardiomiocītos likvidēja visus terapeitiskos efektus, apstiprinot specifiskumu.

Autoru paziņojumi

“PSAT1 paver durvis kardiomiocītiem dalīties, atjaunojot zaudēto sirds funkciju pēc sirdslēkmes,” saka Dr. Cudži Masahiro.
“Cūku modelis demonstrē klīnisko pielietojamību: AAV9-PSAT1 var ievadīt vienlaikus ar revaskularizāciju, būtiski nepadarot procedūru sarežģītāku,” piebilst Stenfordas Universitātes profesors Li Čens.

Klīniskās tulkošanas perspektīvas

1. I fāze: PSAT1-modRNS drošības un devas novērtējums pacientiem ar akūtu STEMI pirmajās 24–72 stundās pēc revaskularizācijas.
2. II/III fāze: AAV9-PSAT1 salīdzinājums ar kontroles grupu attiecībā uz EF uzlabošanos, rētu samazināšanos un atkārtotu hospitalizāciju.
3. Atbildes reakcijas biomarķieri: plazmas serīna/glutationa līmenis, infarkta apjoma noteikšana ar CM-MRI, apoptozes marķieri biopsijās.

Secinājums

Šis pētījums demonstrē jaunu gēnu metabolisma pieeju sirds reģenerācijai: īslaicīga serīna sintēzes aktivācija, izmantojot PSAT1, ļauj pieaugušiem kardiomiocītiem atgriezties šūnu ciklā, paplašināt kapilāru tīklu un atjaunot funkciju pēc infarkta. Gēnu un modRNS terapijas, kas vērstas pret PSAT1, sola mainīt akūta miokarda infarkta ārstēšanas paradigmu, samazinot rētu veidošanos un sirds mazspējas risku.