Генна терапия с PSAT1: Пробив в регенерацията на миокарда след остър инфаркт

Учени от RIKEN (Япония), университета в Киото и университета в Станфорд разкриват мощен протокол за сърдечна регенерация в Theranostics: еднократно доставяне на PSAT1-модифицирана РНК (modRNA) или AAV вектор с гена за фосфосерин аминотрансфераза 1 (PSAT1) в инфарктната област на сърцето активира ендогенния синтез на серин, което води до пролиферация на кардиомиоцити, неоваскуларизация и значително подобрение на функцията на лявата камера.

Защо PSAT1?

След инфаркт, възрастните кардиомиоцити почти напълно губят способността си да се делят, а областта на белега се запълва със съединителна тъкан, което води до намаляване на помпената функция. PSAT1 катализира първата стъпка, ограничаваща скоростта на пътя на синтез на серин (SSP) от гликолитичния междинен продукт 3-фосфоглицерат. Серинът е ключов субстрат за метаболизма на един въглероден атом, синтеза на нуклеотиди и глутатион-медиираната защита срещу оксидативен стрес.

Предклиничен модел на мишка

1. Индукция на инфаркт: оклузия на лявата предна низходяща коронарна артерия (LAD) при мишки C57BL/6.

2. Приложение на терапията: еднократно приложение в периинфарктната зона

   • PSAT1-modRNA (бързо разпадаща се, без геномна интеграция)

   • AAV9-PSAT1 (дългосрочна експресия)

3. Проверка на експресията: Пикови нива на PSAT1 са наблюдавани на 24–48 часа (modRNA) или 7–14 дни (AAV9) чрез Western blot и имунофлуоресценция.

4. Резултати след 4-6 седмици:

   • Пролиферация на кардиомиоцити: Ki67⁺/cTnT⁺ клетки се увеличават 2,5 пъти в граничната зона на белега (p<0,001).

   • Функция на лявата камера: фракцията на изтласкване (ФИ) се е увеличила от 35% на 50–52% (контрола – 38%).

   • Размер на белега: площта на съединителната тъкан е намаляла с 40% (трихром на Масон, p<0,001).

   • Нова васкуларизация: капилярната плътност на CD31⁺ се е увеличила с 60% в третираната зона.

Потвърждение в модел на прасе

1. Модел на мини прасе: остра оклузия на LAD при мини прасета от Юкатан.
2. AAV9-PSAT1: доставяне на еднократна доза в миокарда по време на реваскуларизация (подобно на стентиране).
3. Резултати след 8 седмици:

• EF се е увеличил с 12% (от 30% на 42%).
• Белегът е намалял с 25%.
• Безопасност: Не са открити аритмии, възпаление извън целта или имунен отговор към вектора.

Механични части

• Метаболомиката показа:

  • Увеличение на серин и глутатион в кардиомиоцитите с 45%.

  • Намаляване на ROS с 35%, което предпазва клетките от апоптоза.

• ScRNA-seq в граничната зона:

  • Повишена експресия на Ccnd1, Mki67, Aurkb (пролиферативни маркери).

  • Активиране на Vegfa, Angpt2 (ангиогенеза).

• CRISPR нокаутът на PSAT1 в кардиомиоцитите премахна всички терапевтични ефекти, потвърждавайки специфичността.

Изявления на авторите

„PSAT1 отваря вратата за делене на кардиомиоцитите, възстановявайки загубената сърдечна функция след инфаркт“, казва д-р Цуджи Масахиро.
„Моделът с прасе демонстрира клинична приложимост: AAV9-PSAT1 може да се прилага едновременно с реваскуларизация, без да се добавя значителна сложност към процедурата“, добавя проф. Ли Чен от Станфордския университет.

Перспективи за клиничен превод

1. Фаза I: Оценка на безопасността и дозировката на PSAT1-modRNA при пациенти с остър STEMI през първите 24–72 часа след реваскуларизация.
2. Фаза II/III: Сравнение на AAV9-PSAT1 с контрола за подобрение на EF, намаляване на белези и повторни хоспитализации.
3. Биомаркери за отговор: плазмени нива на серин/глутатион, CM-MRI на обема на инфаркта, маркери за апоптоза в биопсии.

Заключение

Това проучване демонстрира нов подход към сърдечната регенерация, основан на генния метаболизъм: преходното активиране на сериновия синтез чрез PSAT1 позволява на възрастните кардиомиоцити да се включат отново в клетъчния цикъл, да разширят капилярната мрежа и да възстановят функцията си след инфаркт. Генните и modRNA терапии, насочени към PSAT1, обещават да променят парадигмата на лечението на остър миокарден инфаркт чрез намаляване на белезите и намаляване на риска от сърдечна недостатъчност.