«Генетические мутации, небольшие случайные изменения в генетическом коде, составляющем гены, являются основными виновниками ослабления сердечной мышцы, наблюдаемого у пациентов с сердечной недостаточностью», — говорит Роджер Дж. Хаджар, доктор медицины, директор Центра сердечно-сосудистых исследований на горе Синай. Сердце в Медицинской школе Икана на горе Синай. «Результаты нашего исследования показывают, что определенные формы сердечной недостаточности теперь могут быть нацелены на новый вид генной терапии, которая действует как« молекулярные ножницы », вырезая мутацию и вставляя вместо нее нормальный генетический код».
Кардиомиопатии — это заболевания ослабленной сердечной мышцы, которые могут привести к увеличению сердца и сердечной недостаточности. Заболевания часто передаются по наследству.
С кардиомиопатиями связан ряд унаследованных генных мутаций, включая мутации в гене фосфоламбана (PLN), который является важным регулятором функции здоровых сердечных клеток и их кальциевого цикла. Кальций является важным минералом для клеток сердечной мышцы, чтобы правильно сокращаться и перекачивать кровь от сердца к остальным частям тела.Мутация R14del в гене PLN была идентифицирована в ряде семей с генетической сердечной недостаточностью.
Мутация связана с расширением сердечной мышцы, дисфункциональным сокращением сердечной мышцы, опасными аритмиями и развитием сердечной недостаточности к среднему возрасту.В ходе исследования группа исследователей собрала образцы клеток кожи пациента с сердечной недостаточностью, имеющего мутацию R14del.
Затем в лаборатории клетки кожи пациента трансформировали в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК). Эти стволовые клетки, которые несут в себе генетику пациента с сердечной недостаточностью, затем были дифференцированы из клеток кожи в специализированные клетки сердечной мышцы, называемые кардиомиоцитами (ИПСК-КМ), которые также несут генетический анамнез пациента.
Исследование этих бьющихся сердечных клеток в лабораторной посуде подтвердило, что мутация R14del вызывает общие аномалии, связанные с сердечной недостаточностью, включая: неправильную перекачку кальция в клеточные компартменты, что может привести к увеличению ткани сердечной мышцы, электрическую нестабильность, которая может вызывать аритмии, и молекулярные маркеры, которые может привести к утолщению сердечной мышцы.Чтобы исправить мутацию гена в кардиомиоцитах, исследователи успешно использовали два новых метода. Во-первых, они использовали специально разработанные эффекторные нуклеазы, подобные активаторам транскрипции, называемые TALEN, для нацеливания и устранения наличия заболевания, связанного с R14del, в сердечных клетках. Этот метод геномной инженерии вырезал больной ген и заменил его нормальным геном PLN, что привело к нормально функционирующим кардиомиоцитам.
Во-вторых, они использовали подход генной терапии аденоассоциированным вирусным вектором (AAV) с удалением вредной части вируса для безопасного нацеливания внутрь сердечных клеток и нокдауна аномального гена PLN в сердечных клетках и одновременной экспрессии нормального гена PLN. успешно обращает болезнь вспять. Этот метод работает в пораженных клетках сердца, подавляя экспрессию больного гена и экспрессируя нормальные белки PLN. Этот подход генной терапии также скорректировал функциональные аномалии сердечных клеток.«Наши результаты предлагают потенциально новые стратегии для нацеливания и прерывания вызывающего болезнь пути мутации, связанной с кардиомиопатиями и сердечной недостаточностью», — говорит д-р Хаджар. «Теперь, когда мы исправили эту аномалию гена сердечной недостаточности в сердечных клетках человека, наши исследования будут продвигаться вперед для дальнейшего тестирования этого подхода in vivo на животных и в доклинических исследованиях.
Мы надеемся в конечном итоге протестировать этот подход генной терапии в один прекрасный день, чтобы исправить ген аномалия у пациентов с сердечной недостаточностью ».«Это крупный прорыв в молекулярной медицине, который открывает путь для будущих исследований в области персонализированной терапии пациентов с сердечной недостаточностью, направленных на конкретную коррекцию дефектных генов», — говорит соавтор исследования Лица Краниас, доктор философии из Университета Цинциннати, которая первой обнаружил мутацию R14del гена PLN в греческой семье.«Это открытие имеет огромное значение для пациентов с наследственными сердечными заболеваниями в Нидерландах, поскольку около 10 процентов наших пациентов с дилатационной или аритмогенной кардиомиопатией несут именно эту мутацию-основатель», — говорит Фолкерт В. Ассельбергс, доктор медицинских наук, FESC, отделение кардиологии. , Дивизион Сердце Медицинский центр Университета легких в Утрехте, Нидерланды, который предоставил исследовательской группе образцы сердечных клеток пациентов PLN R14del.
У населения Нидерландов высокая распространенность этой мутации.