PSAT1-genterapi: Ett genombrott inom hjärtmuskelregenerering efter akut infarkt

Forskare från RIKEN (Japan), Kyoto University och Stanford University avslöjar ett kraftfullt hjärtregenereringsprotokoll i Theranostics: en enda leverans av PSAT1-modifierat RNA (modRNA) eller en AAV-vektor med fosfoserinaminotransferas 1 (PSAT1)-genen till det infarktdrabbade området i hjärtat aktiverar endogen serinsyntes, vilket leder till kardiomyocytproliferation, neovaskularisering och signifikant förbättring av vänsterkammarfunktionen.

Varför PSAT1?

Efter infarkt förlorar vuxna kardiomyocyter nästan helt sin förmåga att dela sig, och ärrområdet fylls med bindväv, vilket leder till en minskad pumpfunktion. PSAT1 katalyserar det första hastighetsbegränsande steget i serinsyntesvägen (SSP) från den glykolytiska intermediären 3-fosfoglycerat. Serin är ett viktigt substrat för enkolsmetabolism, nukleotidsyntes och glutationmedierat skydd mot oxidativ stress.

Preklinisk musmodell

1. Induktion av infarkt: ocklusion av vänster främre nedåtgående kransartär (LAD) hos C57BL/6-möss.

2. Behandling: engångsadministrering i periinfarktzonen

   • PSAT1-modRNA (snabbt sönderfallande, ingen genomisk integration)

   • AAV9-PSAT1 (långtidsuttryck)

3. Verifiering av uttryck: Maximala PSAT1-nivåer observerades vid 24–48 timmar (modRNA) eller 7–14 dagar (AAV9) med western blot och immunofluorescens.

4. Resultat efter 4-6 veckor:

   • Kardiomyocytproliferation: Ki67⁺/cTnT⁺-celler ökade 2,5-faldigt i ärrets kantzon (p < 0,001).

   • LV-funktion: ejektionsfraktionen (EF) ökade från 35 % till 50–52 % (kontroll – 38 %).

   • Ärrstorlek: bindvävsarean minskade med 40 % (Massons trikrom, p < 0,001).

   • Ny vaskularisering: CD31⁺ kapillärdensitet ökade med 60 % i behandlingsområdet.

Bekräftelse i en grismodell

1. Minigrismodell: akut LAD-ocklusion hos minigrisar från Yucatan.
2. AAV9-PSAT1: engångsdosering till myokardiet under revaskularisering (liknande stenting).
3. Resultat efter 8 veckor:

• EF ökade med 12 % (från 30 % till 42 %).
• Ärret har minskat med 25 %.
• Säkerhet: Inga arytmier, inflammation utanför målet eller immunsvar mot vektorn detekterades.

Mekaniska delar

• Metabolomik visade:

  • Ökning av serin och glutation i kardiomyocyter med 45 %.

  • Reduktion av ROS med 35%, vilket skyddar celler från apoptos.

• Gränszon scRNA-sekvens:

  • Ökat uttryck av Ccnd1, Mki67, Aurkb (proliferativa markörer).

  • Aktivering av Vegfa, Angpt2 (angiogenes).

• CRISPR-knockout av PSAT1 i kardiomyocyter upphävde alla terapeutiska effekter, vilket bekräftar specificiteten.

Författarnas uttalanden

”PSAT1 öppnar dörren för kardiomyocyter att dela sig, vilket återställer förlorad hjärtfunktion efter en hjärtinfarkt”, säger Dr. Tsuji Masahiro.
”Grismodellen visar klinisk tillämpbarhet: AAV9-PSAT1 kan administreras samtidigt med revaskularisering utan att öka procedurens komplexitet”, tillägger professor Li Chen från Stanford.

Utsikter för klinisk översättning

1. Fas I: Utvärdering av säkerhet och dosering av PSAT1-modRNA hos patienter med akut STEMI under de första 24–72 timmarna efter revaskularisering.
2. Fas II/III: Jämförelse av AAV9-PSAT1 med kontroll för förbättring av EF, ärrreduktion och återinläggningar.
3. Responsbiomarkörer: plasmanivåer av serin/glutation, CM-MRI av infarktvolym, apoptosmarkörer i biopsier.

Slutsats

Denna studie visar en ny genmetabolism-metod för hjärtregenerering: övergående aktivering av serinsyntes via PSAT1 gör det möjligt för vuxna kardiomyocyter att återinträda i cellcykeln, expandera kapillärnätverket och återställa funktionen efter infarkt. Gen- och modRNA-terapier riktade mot PSAT1 lovar att förändra paradigmet för behandling av akut hjärtinfarkt genom att minska ärrbildning och risken för hjärtsvikt.