PSAT1-genterapi: Et gennembrud inden for myokardieregenerering efter akut infarkt

Forskere fra RIKEN (Japan), Kyoto University og Stanford University afslører en effektiv hjerteregenereringsprotokol i Theranostics: en enkelt levering af PSAT1-modificeret RNA (modRNA) eller en AAV-vektor med Phosphoserine Aminotransferase 1 (PSAT1)-genet til det infarktramte område af hjertet aktiverer endogen serinsyntese, hvilket fører til kardiomyocytproliferation, neovaskularisering og signifikant forbedring af venstre ventrikels funktion.

Hvorfor PSAT1?

Efter infarkt mister voksne kardiomyocytter næsten fuldstændigt deres evne til at dele sig, og arområdet fyldes med bindevæv, hvilket fører til et fald i pumpefunktionen. PSAT1 katalyserer det første hastighedsbegrænsende trin i serinsyntesevejen (SSP) fra det glykolytiske mellemprodukt 3-phosphoglycerat. Serin er et nøglesubstrat for et-kulstofmetabolisme, nukleotidsyntese og glutathionmedieret beskyttelse mod oxidativ stress.

Præklinisk musemodel

1. Induktion af infarkt: okklusion af den venstre forreste nedadgående koronararterie (LAD) hos C57BL/6-mus.

2. Terapilevering: enkelt administration i periinfarktzonen

   • PSAT1-modRNA (nedbrydes hurtigt, ingen genomisk integration)

   • AAV9-PSAT1 (langtidsekspression)

3. Ekspressionsverifikation: Peak PSAT1-niveauer blev observeret efter 24-48 timer (modRNA) eller 7-14 dage (AAV9) ved western blot og immunofluorescens.

4. Resultater efter 4-6 uger:

   • Kardiomyocytproliferation: Ki67⁺/cTnT⁺-celler steg 2,5 gange i arrets kantzone (p < 0,001).

   • LV-funktion: udstødningsfraktion (EF) steg fra 35 % til 50–52 % (kontrol – 38 %).

   • Arstørrelse: bindevævsarealet faldt med 40 % (Massons trikrom, p < 0,001).

   • Ny vaskularisering: CD31⁺ kapillærdensitet øgedes med 60 % i behandlingsområdet.

Bekræftelse i en grisemodel

1. Minigrisemodel: akut LAD-okklusion hos minigrise fra Yucatan.
2. AAV9-PSAT1: enkeltdosislevering til myokardiet under revaskularisering (svarende til stent).
3. Resultater efter 8 uger:

• EF steg med 12% (fra 30% til 42%).
• Arret er blevet reduceret med 25%.
• Sikkerhed: Der blev ikke påvist nogen arytmier, inflammation uden for målet eller immunrespons på vektoren.

Mekaniske dele

• Metabolomik viste:

  • Forøgelse af serin og glutathion i kardiomyocytter med 45%.

  • Reduktion af ROS med 35%, hvilket beskytter celler mod apoptose.

• Grænsezone scRNA-sekvens:

  • Øget ekspression af Ccnd1, Mki67, Aurkb (proliferative markører).

  • Aktivering af Vegfa, Angpt2 (angiogenese).

• CRISPR-knockout af PSAT1 i kardiomyocytter ophævede alle terapeutiske effekter, hvilket bekræfter specificiteten.

Forfatternes udtalelser

"PSAT1 åbner døren for kardiomyocytters deling og genopretter dermed tabt hjertefunktion efter et hjerteanfald," siger Dr. Tsuji Masahiro.
"Grisemodellen demonstrerer klinisk anvendelighed: AAV9-PSAT1 kan administreres samtidig med revaskularisering uden at gøre proceduren væsentligt mere kompleks," tilføjer professor Li Chen fra Stanford.

Udsigter til klinisk oversættelse

1. Fase I: Evaluering af sikkerhed og dosering af PSAT1-modRNA hos patienter med akut STEMI i de første 24-72 timer efter revaskularisering.
2. Fase II/III: Sammenligning af AAV9-PSAT1 med kontrol for forbedring af EF, arreduktion og genindlæggelser.
3. Responsbiomarkører: plasma serin/glutathion niveauer, CM-MRI af infarktvolumen, apoptosemarkører i biopsier.

Konklusion

Dette studie demonstrerer en ny genmetabolismetilgang til hjerteregenerering: forbigående aktivering af serinsyntese via PSAT1 tillader voksne kardiomyocytter at vende tilbage til cellecyklussen, udvide kapillærnetværket og genoprette funktionen efter infarkt. Gen- og modRNA-terapier rettet mod PSAT1 lover at ændre paradigmet for behandling af akut myokardieinfarkt ved at reducere ardannelse og mindske risikoen for hjertesvigt.