Postępy w zrozumieniu molekularnych podstaw dysfunkcji mięśnia sercowego, wraz z ewolucją coraz bardziej wydajnej technologii transferu genów, sprawiają, że terapia genowa jest obiecującą opcją leczenia chorób serca. Terapia genowa układu sercowo-naczyniowego skorzystała z ostatnich postępów w technologii wektorów technologii wektorów, projektowania i metod dostarczania. Istnieje krytyczna potrzeba zbadania nowych podejść terapeutycznych w niewydolności serca, a terapia genowa pojawiła się jako realna alternatywa. realną alternatywą. Postępy w zrozumieniu molekularnych podstaw dysfunkcji mięśnia sercowego molekularnych dysfunkcji mięśnia sercowego, wraz z rozwojem coraz bardziej wydajnej technologii transferu genów. technologii transferu genów sprawił, że niewydolność serca znalazła się w zasięgu terapii genowej. w zasięgu terapii opartej na genach. Niedawne pomyślne i bezpieczne zakończenie badania fazy 2 ukierunkowanego na sarkoplazmatycznej/endoplazmatycznej pompy ATPazy Ca2+ (SERCA2a) ma potencjał może otworzyć nową erę dla terapii genowej niewydolności serca. --- TŁO: Ukierunkowanie cyklu Ca(2+) pojawiło się jako potencjalna terapia w leczeniu ciężkiej niewydolności serca. Podejścia te obejmują terapię genową ukierunkowaną na nadekspresję ATPazy Ca(2+) siateczki sarkoplazmatycznej (SR) lub ablację fosfolambanu (PLN) i związanej z nim fosfatazy białkowej 1 (PP1) kompleksów białkowych. Wcześniej informowaliśmy, że PP1β, jedna z podjednostek katalitycznych PP1 podjednostek katalitycznych PP1, głównie hamuje wychwyt Ca(2+) w SR wśród trzech izoform PP1 przyczyniając się w ten sposób do obniżenia poziomu Ca(2+) w niewydolnych sercach. W W niniejszym badaniu zbadaliśmy, czy indukowane niewydolnością serca Zahamowanie PP1β przez terapię genową za pośrednictwem wektora adenowirusowego-9 (AAV9) jest korzystne w zapobieganiu progresji choroby u pacjentów z niewydolnością serca. jest korzystna w zapobieganiu progresji choroby u myszy z kardiomiopatią genetyczną. myszy. METODY: Stworzyliśmy wektor adenowirusowy 9 (AAV9) kodujący PP1β (shRNA) lub negatywną kontrolę (NC) shRNA. Niewydolność serca niewydolności serca zastosowano indukowalny system ekspresji genów przy użyciu promotora białka natriuretycznego typu B (BNP) sprzężonego z białkiem szmaragdowo-zielonej fluorescencji (EmGFP) i sekwencją shRNA. i sekwencji shRNA. Wektory AAV9 (AAV9-BNP-EmGFP-PP1βshRNA i AAV9-BNP-EmGFP-NCshRNA) wstrzyknięto do żyły ogonowej (2×10(11) GC/mysz) myszy z niedoborem białka myszy z niedoborem białka LIM (MLPKO), a następnie seryjną analizę echokardiografia, pomiary hemodynamiczne, analiza biochemiczna i histologiczna po 3 miesiącach. WYNIKI: U myszy MLPKO wykazano zwiększoną aktywność promotora BNP poprzez wykrywając zarówno ekspresję EmGFP, jak i indukowaną redukcję PP1β o 25% w mięśniu sercowym. mięśnia sercowego. Indukowane dostarczanie PP1βshRNA preferencyjnie poprawiało funkcję rozkurczową lewej komory i funkcję rozkurczową lewej komory i złagodziło niekorzystną przebudowę komory. FOSFORYLACJA PLN była znacząco zwiększona w sercach, którym wstrzyknięto AAV9-BNP-EmGFP-PP1βshRNA w porównaniu z grupą AAV9-BNP-EmGFP-NCshRNA. Ponadto, produkcja BNP została zmniejszona, a zwłóknienie śródmiąższowe serca zostało zniesione po 3 miesiącach. miesiącach. WNIOSEK: Molekularne ukierunkowanie PP1β na niewydolność serca ma potencjał jako nową strategię terapeutyczną w niewydolności serca. --- Leczenie niewydolności serca (HF) może wkraczać w nową erę dzięki badaniom klinicznym badań klinicznych oceniających wartość terapii genowej jako nowej strategii terapeutycznej. strategia terapeutyczna. Jeśli badania te wykażą skuteczność, wówczas nowa droga potencjalnych terapii potencjalnych terapii może stać się dostępna dla klinicystów leczących niewydolność serca. W zasadzie, terapia genowa pozwala nam bezpośrednio celować w podstawowe nieprawidłowości molekularne obserwowane w niewydolnych miocytach. W niniejszym przeglądzie omawiamy podstawy terapii genowej i wyzwania związane z dostarczaniem jej pacjentom z HF. Nieprawidłowości molekularne molekularne leżące u podstaw HF wraz z potencjalnymi celami terapii genowej, koncentrując się na SERCA2. terapii genowej, koncentrując się na SERCA2a. Omawiamy laboratoryjne i wczesne dowody kliniczne dowody na korzyść terapii genowej SERCA2a w HF. Na koniec omawiamy trwające badania kliniczne terapii genowej SERCA2a i możliwe przyszłe kierunki dla tego leczenia. --- Jako warunek wstępny do zastosowania klinicznego, określiliśmy długoterminową skuteczność terapeutyczną i bezpieczeństwo terapii genowej adenowirusem (AAV) -S100A1 w przedklinicznym dużym zwierzęcym modelu niewydolności serca. S100A1, pozytywny inotropowy regulator kurczliwości mięśnia sercowego, ulega wyczerpaniu w niewydolnych kardiomiocytów u ludzi i zwierząt, a ukierunkowany na mięsień sercowy gen S100A1 ratuje funkcję kurczliwości serca poprzez przywrócenie sarkoplazmatycznego retikulum wapnia (Ca(2+)) w ostro i przewlekle niewydolnych sercach w małych modelach zwierzęcych. Wywołaliśmy niewydolność serca u świń domowych przez balon zamknięcie lewej obwodowej tętnicy wieńcowej, powodując zawał mięśnia sercowego. zawał mięśnia sercowego. Po 2 tygodniach, gdy świnie wykazywały znaczną dysfunkcję skurczową lewej komory dysfunkcję skurczową lewej komory, podaliśmy, przez wsteczną żyłę wieńcową AAV serotyp 9 (AAV9)-S100A1 do mięśnia sercowego lewej komory bez zawału. mięśnia sercowego. AAV9-lucyferaza i sól fizjologiczna służyły jako kontrola. Po 14 tygodniach, obie grupy kontrolne wykazywały znacznie zmniejszoną ekspresję białka S100A1 w mięśniu sercowym wraz z postępującym pogorszeniem wydolności serca i przebudową lewej komory. remodeling lewej komory. Leczenie AAV9-S100A1 zapobiegło i odwróciło te zmiany funkcjonalne i strukturalne poprzez przywrócenie poziomu białka S100A1 w mięśniu sercowym. Leczenie S100A1 znormalizowało cykl Ca(2+) kardiomiocytów, retikulum sarkoplazmatyczne i homeostazę energetyczną. Ekspresja transgenu była ograniczona do tkanki serca, a funkcja narządów pozasercowych była niezakłócona. To translacyjne pokazuje przedkliniczną wykonalność długoterminowej skuteczności terapeutycznej skuteczność i korzystny profil bezpieczeństwa terapii genowej AAV9-S100A1 w przedklinicznym modelu w przedklinicznym modelu niewydolności serca. Nasze wyniki stanowią mocne uzasadnienie dla badania klinicznego terapii genowej S100A1 dla ludzkiej niewydolności serca która mogłaby potencjalnie uzupełnić obecne strategie leczenia schyłkowej niewydolności serca. niewydolności serca. --- CELE: Celem tego badania było zbadanie antyapoptotycznej terapii genowej przy użyciu ultradźwiękowe dostarczanie plazmidu surwiwiny, inhibitora apoptozy białko, aby zapobiec apoptozie i złagodzić dysfunkcję skurczową lewej komory (LV) w modelu w modelu niewydolności serca indukowanej doksorubicyną. METODY I WYNIKI: Wpływ transdukcji surwiwiny badano in vitro w szczurzych kardiomioblastach. Po transdukcji surwiwiny, białko surwiwiny zostało w supernacie hodowli komórkowej, potwierdzając wydzielanie pozakomórkowej surwiwiny. surwiwiny. Pod wpływem stymulacji doksorubicyną, komórki transdukowane surwiwiną miały znacznie zmniejszoną apoptozę; jednak inkubacja z pożywką kondycjonowaną surwiwiną wykazała również zmniejszoną apoptozę, która była nieobecna w przypadku mediów kondycjonowanych zerami. Kardiomiopatię wywołaną doksorubicyną stwierdzono u szczurów Fischera. Podgrupy zwierząt zwierząt poddano dostawie genu surwiwiny za pośrednictwem ultradźwięków lub pustego wektora w tygodniu 3. Szczury kontrolne otrzymywały samą doksorubicynę. Zwierzęta były badane przy użyciu PCR, immunohistochemii, echokardiografii i inwazyjnych badania hemodynamiczne do 6. tygodnia. Do 6. tygodnia, % skrócenie frakcji LV w echokardiografii echokardiografii i funkcji skurczowej za pomocą pętli ciśnienie-objętość były większe w leczonych surwiwiną w porównaniu ze zwierzętami kontrolnymi i leczonymi pustymi. Stwierdzono była zmniejszona apoptoza przez TUNEL i aktywność kaspaz u zwierząt leczonych surwiwiną w porównaniu z grupą kontrolną i pustą w 4. tygodniu, ze zmniejszonym zwłóknieniem śródmiąższowym w 6. tygodniu. zwłóknienie w tygodniu 6. WNIOSEK: Terapia genowa surwiwiną może osłabić progresję dysfunkcji skurczowej LV w kardiomiopatii doksorubicynowej. Efekt ten można przypisać zmniejszonej apoptozie miocytów i zapobieganiu nieprzystosowawczej przebudowie LV, poprzez zarówno przez bezpośrednią transfekcję miocytów, jak i potencjalnie przez mechanizmy parakrynne. --- CELE: Upośledzona aktywność ATPazy wapniowej 2a (SERCA2a) siateczki sarkoplazmatycznej mięśnia sercowego jest cechą charakterystyczną niewydolności serca. jest cechą charakterystyczną niewydolności serca, a terapia genowa SERCA2a poprawia poprawia czynność serca u zwierząt i pacjentów z niewydolnością serca (HF). Deregulacja mikroRNA została wykazana w patofizjologii niewydolności serca. Zbadaliśmy efekty terapeutycznej terapii genowej AAV9.SERCA2a na ekspresję miRNome w mięśniu sercowym i skupiliśmy się na regulacji, ekspresji i funkcji miR-1 w odwrotnie przebudowanym niewydolnych sercach. METODY I WYNIKI: Zbadaliśmy przewlekły model HF po zawale mięśnia sercowego leczony terapią genową AAV9.SERCA2a. Niewydolność serca spowodowała silną miRNome serca. ekspresja miR-1 była zmniejszona w niewydolnych sercach serca, ale znormalizowana w odwrotnie przebudowanych sercach po dostarczeniu genu AAV9.SERCA2a SERCA2a. Zwiększona aktywacja Akt w hodowanych kardiomiocytach doprowadziła do fosforylacji FoxO3A i późniejszego wykluczenia z jądra, co skutkuje w wyciszaniu genu miR-1. Ekspresja SERCA2a in vitro również uratowała miR-1 w kardiomiocytach w niewydolnych kardiomiocytach, podczas gdy hamowanie SERCA2a zmniejszało poziomy miR-1. In In vivo, Akt i FoxO3A były silnie fosforylowane w niewydolnych sercach, ale odwrócone do normy przez AAV9.SERCA2a, prowadząc do przywrócenia miR-1 w sercu. Podobnie, zwiększona ekspresja wymiennika sodowo-wapniowego 1 (NCX1) podczas HF została znormalizowana przez terapię genową SERCA2a. Eksperymenty walidacyjne zidentyfikowały NCX1 jako nowy funkcjonalny cel miR-1. WNIOSEK: Terapia genowa SERCA2a niewydolnych serc przywraca ekspresję miR-1 poprzez szlak zależny od Akt/FoxO3A, który jest związany ze znormalizowaną ekspresją NCX1 i poprawą funkcji serca. --- Zastosowanie terapii genowej w leczeniu niewydolności serca nabiera tempa w wyniku pomyślnego zakończenia II fazy badania Calcium Upregulation by przezskórne podawanie terapii genowej w chorobach serca (CUPID), które wykazało kliniczne bezpieczeństwo i skuteczność wektora wirusowego adenozyny wyrażającego ATPazę wapniową siateczki sarkoendoplazmatycznej (SERCA2a). Uciekanie się do terapii genowej pozwala na manipulację celami molekularnymi, które obecnie nie podlegają modulacji farmakologicznej. do modulacji farmakologicznej. Ten krótki przegląd koncentruje się na celach molekularnych terapii genowej niewydolności serca, które wykazały potencjał translacyjny. Obecnie Obecnie większość tych celów jest związana z gospodarką wapniową w kardiomiocycie. kardiomiocytach. Obejmują one SERCA2a, fosfolamban, S100A1, receptor ryanodynowy, i inhibitor fosfatazy białkowej 1. Inne cele związane z sygnalizacją cAMP takie jak cyklaza adenylowa. MikroRNA pojawiają się jako terapeutyczne i wygodne wektory do terapii genowej, szczególnie w chorobach serca. w chorobach serca. Proponujemy dyskusję na temat ostatnich postępów i kontrowersji w kluczowych celach molekularnych terapii genowej niewydolności serca. --- UZASADNIENIE: Białko związane z tak (YAP), końcowy efektor szlaku sygnałowego Hippo jest kluczowe dla regulacji proliferacji embrionalnych kardiomiocytów. embrionalnych kardiomiocytów. CEL: Postawiliśmy hipotezę, że aktywacja YAP po zawale mięśnia sercowego (MI) zachowałaby funkcję serca i poprawiła przeżywalność. METODY I WYNIKI: Użyliśmy specyficznego dla serca, indukowalnego systemu ekspresji do aktywacji YAP w dorosłym sercu myszy. aktywacji YAP w sercu dorosłej myszy. Aktywacja YAP w dorosłym sercu promowała proliferację kardiomiocytów i nie miała szkodliwego wpływu na czynność serca. Co więcej, aktywacja YAP po MI zachowała funkcję serca i zmniejszyła rozmiar zawału. Używając wirusa adenowirusowego podtypu 9 (AAV9) jako wektora dostarczającego wektor, wyraziliśmy ludzki YAP (hYAP) w dorosłym mysim mięśniu sercowym natychmiast po MI. po MI. Stwierdziliśmy, że AAV9: hYAP znacznie poprawił czynność serca i przeżycie myszy. przeżywalność myszy. AAV9:hYAP nie wywierał zbawiennego wpływu poprzez zmniejszenie apoptozy kardiomiocytów. apoptozy kardiomiocytów. AAV9: hYAP stymulował raczej proliferację dorosłych kardiomiocytów. proliferację dorosłych kardiomiocytów. Profilowanie ekspresji genów wykazało, że AAV9: hYAP stymulował ekspresję genów cyklu komórkowego i promował mniej dojrzałą sygnaturę ekspresji genów kardiomiocytów. sygnaturę ekspresji genów serca. WNIOSKI: Specyficzna dla serca aktywacja YAP po MI złagodziła uszkodzenie mięśnia sercowego uszkodzenie mięśnia sercowego, poprawiła czynność serca i zwiększyła przeżywalność. Odkrycia te sugerują że terapeutyczna aktywacja YAP lub jego dalszych celów, potencjalnie poprzez terapię genową za pośrednictwem AAV, może być strategią poprawy wyników po MI.
Które geny zostały zaproponowane jako potencjalni kandydaci do terapii genowej niewydolności serca?
Istnieje co najmniej 6 genów, które zostały zaproponowane jako potencjalni kandydaci do terapii genowej w niewydolności serca.
1. SERCA2A (Cardiac Sarco-Endoplasmic Reticulum Calcium ATPase 2A)
2. Inhibitor 1 (I-1) fosfatazy białkowej 1B
3. Fosfataza białkowa 1B (PP1B)
4. Tak związane białko (YAP)
5. Survivin
6. S100A1