PSAT1 genų terapija: proveržis miokardo regeneracijoje po ūminio infarkto

RIKEN (Japonija), Kioto universiteto ir Stanfordo universiteto mokslininkai pristato galingą širdies regeneracijos protokolą „Theranostics“ programoje: vienkartinis PSAT1 modifikuotos RNR (modRNR) arba AAV vektoriaus su fosfoserino aminotransferazės 1 (PSAT1) genu patekimas į infarkto pažeistą širdies sritį aktyvuoja endogeninę serino sintezę, kuri sukelia kardiomiocitų proliferaciją, neovaskuliarizaciją ir reikšmingą kairiojo skilvelio funkcijos pagerėjimą.

Kodėl PSAT1?

Po infarkto suaugę kardiomiocitai beveik visiškai praranda gebėjimą dalytis, o rando sritis užsipildo jungiamuoju audiniu, dėl ko sumažėja siurblio funkcija. PSAT1 katalizuoja pirmąjį serino sintezės kelio (SSP) greitį ribojantį etapą iš glikolizės tarpinio junginio 3-fosfoglicerato. Serinas yra pagrindinis substratas vieno anglies atomo metabolizmui, nukleotidų sintezei ir glutationo tarpininkaujamai apsaugai nuo oksidacinio streso.

Ikiklinikinis pelės modelis

1. Infarkto indukcija: kairiosios priekinės nusileidžiančios vainikinės arterijos (LAD) užsikimšimas C57BL/6 pelėms.

2. Terapijos teikimas: vienkartinis vartojimas periinfarkto zonoje

   • PSAT1-modRNR (greitai skylanti, nėra genominės integracijos)

   • AAV9-PSAT1 (ilgalaikė raiška)

3. Ekspresijos patikrinimas: Didžiausias PSAT1 lygis buvo stebimas po 24–48 val. (modRNR) arba 7–14 d. (AAV9) Western blot ir imunofluorescencijos metodais.

4. Rezultatai po 4–6 savaičių:

   • Kardiomiocitų proliferacija: Ki67⁺/cTnT⁺ ląstelių rando kraštinėje zonoje padaugėjo 2,5 karto (p < 0,001).

   • Kairiojo skilvelio funkcija: išstūmimo frakcija (EF) padidėjo nuo 35 % iki 50–52 % (kontrolinė grupė – 38 %).

   • Rando dydis: jungiamojo audinio plotas sumažėjo 40 % (Massono trichromas, p < 0,001).

   • Nauja vaskuliarizacija: CD31⁺ kapiliarų tankis gydymo srityje padidėjo 60 %.

Patvirtinimas kiaulių modelyje

1. Mini kiaulių modelis: ūminė LAD okliuzija Jukatano mini kiaulėms.
2. AAV9-PSAT1: vienkartinė dozė įšvirkščiama į miokardą revaskuliarizacijos metu (panašiai kaip stentavimo metu).
3. Rezultatai po 8 savaičių:

• EF padidėjo 12 % (nuo 30 % iki 42 %).
• Randas sumažėjo 25 %.
• Saugumas: Nebuvo aptikta jokių aritmijų, netikslinio uždegimo ar imuninio atsako į vektorių.

Mechaninės dalys

• Metabolomika parodė:

  • Serino ir glutationo padidėjimas kardiomiocituose 45 %.

  • ROS sumažėjimas 35 %, o tai apsaugo ląsteles nuo apoptozės.

• Pasienio zonos scRNR seka:

  • Padidėjusi Ccnd1, Mki67, Aurkb (proliferacinių žymenų) raiška.

  • Vegfa, Angpt2 aktyvavimas (angiogenezė).

• CRISPR PSAT1 išstūmimas kardiomiocituose panaikino visus terapinius efektus, patvirtindamas specifiškumą.

Autorių pareiškimai

„PSAT1 atveria duris kardiomiocitams dalytis, atkurdamas prarastą širdies funkciją po širdies smūgio“, – sako dr. Tsuji Masahiro.
„Kiaulių modelis demonstruoja klinikinį pritaikomumą: AAV9-PSAT1 galima skirti vienu metu su revaskuliarizacija, nepadidinant procedūros sudėtingumo“, – priduria Stanfordo universiteto profesorius Li Chenas.

Klinikinio vertimo perspektyvos

1. I etapas: PSAT1-modRNR saugumo ir dozavimo įvertinimas pacientams, sergantiems ūminiu STEMI, per pirmąsias 24–72 valandas po revaskuliarizacijos.
2. II/III fazė: AAV9-PSAT1 palyginimas su kontroline grupe pagal EF pagerėjimą, randų sumažėjimą ir pakartotinių hospitalizacijų skaičių.
3. Atsako biožymenys: serino/glutationo kiekis plazmoje, infarkto tūrio CM-MRT, apoptozės žymenys biopsijose.

Išvada

Šis tyrimas demonstruoja naują genų metabolizmo metodą širdies regeneracijai: trumpalaikis serino sintezės aktyvavimas per PSAT1 leidžia suaugusiems kardiomiocitams grįžti į ląstelių ciklą, išplėsti kapiliarų tinklą ir atkurti funkciją po infarkto. Genų ir modRNR terapijos, nukreiptos prieš PSAT1, žada pakeisti ūminio miokardo infarkto gydymo paradigmą, sumažinant randėjimą ir širdies nepakankamumo riziką.