Γονιδιακή θεραπεία PSAT1: Μια σημαντική ανακάλυψη στην αναγέννηση του μυοκαρδίου μετά από οξύ έμφραγμα

Επιστήμονες από το RIKEN (Ιαπωνία), το Πανεπιστήμιο του Κιότο και το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ αποκαλύπτουν ένα ισχυρό πρωτόκολλο καρδιακής αναγέννησης στο Theranostics: μία εφάπαξ χορήγηση τροποποιημένου RNA PSAT1 (modRNA) ή ενός φορέα AAV με το γονίδιο της φωσφοσερίνης αμινοτρανσφεράσης 1 (PSAT1) στην περιοχή του εμφράγματος της καρδιάς ενεργοποιεί την ενδογενή σύνθεση σερίνης, η οποία οδηγεί σε πολλαπλασιασμό των καρδιομυοκυττάρων, νεοαγγείωση και σημαντική βελτίωση στη λειτουργία της αριστερής κοιλίας.

Γιατί PSAT1;

Μετά το έμφραγμα, τα ενήλικα καρδιομυοκύτταρα χάνουν σχεδόν εντελώς την ικανότητά τους να διαιρούνται και η περιοχή της ουλής γεμίζει με συνδετικό ιστό, γεγονός που οδηγεί σε μείωση της αντλίας. Το PSAT1 καταλύει το πρώτο βήμα που περιορίζει τον ρυθμό της οδού σύνθεσης σερίνης (SSP) από το γλυκολυτικό ενδιάμεσο 3-φωσφογλυκερικό. Η σερίνη είναι ένα βασικό υπόστρωμα για τον μεταβολισμό ενός ατόμου άνθρακα, τη σύνθεση νουκλεοτιδίων και την προστασία από το οξειδωτικό στρες που προκαλείται από τη γλουταθειόνη.

Προκλινικό μοντέλο ποντικού

1. Πρόκληση εμφράγματος: απόφραξη της αριστερής πρόσθιας κατιούσας στεφανιαίας αρτηρίας (LAD) σε ποντίκια C57BL/6.

2. Χορήγηση θεραπείας: εφάπαξ χορήγηση στην περιεμφρακτική ζώνη

   • PSAT1-modRNA (ταχέως αποσυντιθέμενο, χωρίς γονιδιωματική ενσωμάτωση)

   • AAV9-PSAT1 (μακροχρόνια έκφραση)

3. Επαλήθευση έκφρασης: Τα μέγιστα επίπεδα PSAT1 παρατηρήθηκαν στις 24-48 ώρες (modRNA) ή 7-14 ημέρες (AAV9) με Western blot και ανοσοφθορισμό.

4. Αποτελέσματα μετά από 4-6 εβδομάδες:

   • Πολλαπλασιασμός καρδιομυοκυττάρων: Τα κύτταρα Ki67⁺/cTnT⁺ αυξήθηκαν 2,5 φορές στην οριακή ζώνη της ουλής (p<0,001).

   • Λειτουργία αριστερής κοιλίας: το κλάσμα εξώθησης (EF) αυξήθηκε από 35% σε 50–52% (έλεγχος – 38%).

   • Μέγεθος ουλής: η επιφάνεια του συνδετικού ιστού μειώθηκε κατά 40% (τριχρωμία Masson, p<0,001).

   • Νέα αγγείωση: Η πυκνότητα των τριχοειδών αγγείων CD31⁺ αυξήθηκε κατά 60% στην περιοχή θεραπείας.

Επιβεβαίωση σε μοντέλο χοίρου

1. Μοντέλο μίνι χοίρων: οξεία απόφραξη LAD σε μίνι χοίρους Γιουκατάν.
2. AAV9-PSAT1: χορήγηση εφάπαξ δόσης στο μυοκάρδιο κατά την επαναγγείωση (παρόμοια με την τοποθέτηση stent).
3. Αποτελέσματα μετά από 8 εβδομάδες:

• Το EF αυξήθηκε κατά 12% (από 30% σε 42%).
• Η ουλή έχει μειωθεί κατά 25%.
• Ασφάλεια: Δεν ανιχνεύθηκαν αρρυθμίες, φλεγμονή εκτός στόχου ή ανοσολογική απόκριση στον φορέα.

Μηχανικά μέρη

• Η μεταβολική ανάλυση έδειξε:

  • Αύξηση της σερίνης και της γλουταθειόνης στα καρδιομυοκύτταρα κατά 45%.

  • Μείωση των ROS κατά 35%, η οποία προστατεύει τα κύτταρα από την απόπτωση.

• ScRNA-seq οριακής ζώνης:

  • Αυξημένη έκφραση των Ccnd1, Mki67, Aurkb (πολλαπλασιαστικοί δείκτες).

  • Ενεργοποίηση Vegfa, Angpt2 (αγγειογένεση).

• Η CRISPR εξουδετέρωση του PSAT1 στα καρδιομυοκύτταρα εξάλειψε όλα τα θεραπευτικά αποτελέσματα, επιβεβαιώνοντας την εξειδίκευση.

Δηλώσεις συγγραφέων

«Το PSAT1 ανοίγει την πόρτα για τη διαίρεση των καρδιομυοκυττάρων, αποκαθιστώντας την χαμένη καρδιακή λειτουργία μετά από καρδιακή προσβολή», λέει ο Δρ. Tsuji Masahiro.
«Το μοντέλο χοίρου καταδεικνύει την κλινική εφαρμογή: το AAV9-PSAT1 μπορεί να χορηγηθεί ταυτόχρονα με την επαναγγείωση χωρίς να προσθέσει σημαντική πολυπλοκότητα στη διαδικασία», προσθέτει ο καθηγητής Li Chen του Στάνφορντ.

Προοπτικές για κλινική μετάφραση

1. Φάση Ι: Αξιολόγηση της ασφάλειας και της δοσολογίας του PSAT1-modRNA σε ασθενείς με οξύ STEMI τις πρώτες 24-72 ώρες μετά την επαναγγείωση.
2. Φάση II/III: Σύγκριση του AAV9-PSAT1 με ομάδα ελέγχου για βελτίωση στο εξώθημα κλάσματος (EF), μείωση ουλών και επανεισαγωγές.
3. Βιοδείκτες απόκρισης: επίπεδα σερίνης/γλουταθειόνης στο πλάσμα, CM-MRI όγκου εμφράγματος, δείκτες απόπτωσης σε βιοψίες.

Σύναψη

Αυτή η μελέτη καταδεικνύει μια νέα προσέγγιση γονιδιακού μεταβολισμού για την καρδιακή αναγέννηση: η παροδική ενεργοποίηση της σύνθεσης σερίνης μέσω του PSAT1 επιτρέπει στα ενήλικα καρδιομυοκύτταρα να επανεισέλθουν στον κυτταρικό κύκλο, να επεκτείνουν το τριχοειδές δίκτυο και να αποκαταστήσουν τη λειτουργία τους μετά από έμφραγμα. Οι γονιδιακές και modRNA θεραπείες που στοχεύουν το PSAT1 υπόσχονται να αλλάξουν το πρότυπο της θεραπείας του οξέος εμφράγματος του μυοκαρδίου μειώνοντας τις ουλές και τον κίνδυνο καρδιακής ανεπάρκειας.