Terapia genowa PSAT1: przełom w regeneracji mięśnia sercowego po ostrym zawale

Naukowcy z RIKEN (Japonia), Uniwersytetu w Kioto i Uniwersytetu Stanforda przedstawili skuteczny protokół regeneracji serca w ramach Theranostics: pojedyncze podanie zmodyfikowanego RNA PSAT1 (modRNA) lub wektora AAV z genem PSAT1 ( Phosphoshoserine Aminotransferase 1 ) do obszaru serca dotkniętego zawałem aktywuje endogenną syntezę seryny, co prowadzi do proliferacji kardiomiocytów, neowaskularyzacji i znacznej poprawy funkcji lewej komory.

Dlaczego PSAT1?

Po zawale dorosłe kardiomiocyty niemal całkowicie tracą zdolność do podziałów, a obszar blizny wypełnia się tkanką łączną, co prowadzi do zmniejszenia funkcji pompy. PSAT1 katalizuje pierwszy etap ograniczający szybkość syntezy seryny (SSP) z glikolitycznego produktu pośredniego, 3-fosfoglicerynianu. Seryna jest kluczowym substratem dla metabolizmu jednowęglowego, syntezy nukleotydów i ochrony przed stresem oksydacyjnym, w której pośredniczy glutation.

Przedkliniczny model myszy

1. Indukcja zawału: zamknięcie lewej przedniej zstępującej tętnicy wieńcowej (LAD) u myszy C57BL/6.

2. Podanie terapii: jednorazowe podanie do strefy okołozawałowej

   • PSAT1-modRNA (szybko rozpadający się, brak integracji genomowej)

   • AAV9-PSAT1 (ekspresja długotrwała)

3. Weryfikacja ekspresji: Maksymalne poziomy PSAT1 obserwowano po 24–48 h (modRNA) lub 7–14 dniach (AAV9) metodą western blot i immunofluorescencji.

4. Efekty po 4-6 tygodniach:

   • Proliferacja kardiomiocytów: liczba komórek Ki67⁺/cTnT⁺ wzrosła 2,5-krotnie w strefie granicznej blizny (p<0,001).

   • Funkcja lewej komory: frakcja wyrzutowa (EF) wzrosła z 35% do 50–52% (grupa kontrolna – 38%).

   • Wielkość blizny: powierzchnia tkanki łącznej zmniejszyła się o 40% (trójchromian Massona, p<0,001).

   • Nowe unaczynienie: gęstość naczyń włosowatych CD31⁺ wzrosła o 60% w obszarze poddanym zabiegowi.

Potwierdzenie w modelu świńskim

1. Model miniaturowej świnki: ostra niedrożność tętnicy LAD u miniaturowych świnek z Jukatanu.
2. AAV9-PSAT1: pojedyncza dawka podana do mięśnia sercowego podczas rewaskularyzacji (podobnie jak wszczepianie stentu).
3. Wyniki po 8 tygodniach:

• EF wzrósł o 12% (z 30% do 42%).
• Blizna zmniejszyła się o 25%.
• Bezpieczeństwo: Nie wykryto żadnych arytmii, stanów zapalnych ani reakcji immunologicznej na wektor.

Części mechaniczne

• Metabolomika wykazała:

  • Wzrost seryny i glutationu w kardiomiocytach o 45%.

  • Redukcja ROS o 35%, co chroni komórki przed apoptozą.

• Sekwencjonowanie scRNA strefy granicznej:

  • Zwiększona ekspresja Ccnd1, Mki67, Aurkb (markery proliferacyjne).

  • Aktywacja Vegfa, Angpt2 (angiogeneza).

• Wyłączenie PSAT1 za pomocą CRISPR w kardiomiocytach zniweczyło wszelkie efekty terapeutyczne, co potwierdza swoistość terapii.

Oświadczenia autorów

„PSAT1 otwiera kardiomiocytom drogę do podziału, przywracając utraconą funkcję serca po zawale serca” – mówi dr Tsuji Masahiro.
„Model świński dowodzi klinicznej przydatności: AAV9-PSAT1 można podawać jednocześnie z rewaskularyzacją, bez znacznego zwiększania złożoności procedury” – dodaje prof. Li Chen ze Stanford.

Perspektywy klinicznego zastosowania

1. Faza I: Ocena bezpieczeństwa i dawkowania PSAT1-modRNA u pacjentów z ostrym zawałem mięśnia sercowego z uniesieniem odcinka ST w ciągu pierwszych 24–72 godzin po rewaskularyzacji.
2. Faza II/III: Porównanie AAV9-PSAT1 z grupą kontrolną w celu poprawy EF, zmniejszenia blizn i ponownych przyjęć do szpitala.
3. Biomarkery odpowiedzi: poziomy seryny/glutationu w osoczu, obrazowanie objętości zawału za pomocą CM-MRI, markery apoptozy w biopsjach.

Wniosek

Niniejsze badanie prezentuje nowatorskie podejście do regeneracji serca oparte na metabolizmie genów: przejściowa aktywacja syntezy seryny przez PSAT1 umożliwia dorosłym kardiomiocytom powrót do cyklu komórkowego, rozbudowę sieci naczyń włosowatych i przywrócenie funkcji po zawale. Terapie genowe i modRNA ukierunkowane na PSAT1 obiecują zmianę paradygmatu leczenia ostrego zawału mięśnia sercowego poprzez redukcję bliznowacenia i zmniejszenie ryzyka niewydolności serca.