Генна терапія PSAT1: прорив у регенерації міокарда після гострого інфаркту

Вчені з RIKEN (Японія), Кіотського університету та Стенфордського університету розкривають потужний протокол регенерації серця в тераностиці: одноразова доставка PSAT1-модифікованої РНК (modRNA) або AAV-вектору з геном фосфосерин амінотрансферази 1 (PSAT1) в уражену інфарктом ділянку серця активує ендогенний синтез серину, що призводить до проліферації кардіоміоцитів, неоваскуляризації та значного покращення функції лівого шлуночка.

Чому саме PSAT1?

Після інфаркту дорослі кардіоміоцити майже повністю втрачають здатність до поділу, а рубцева область заповнюється сполучною тканиною, що призводить до зниження насосної функції. PSAT1 каталізує перший етап, що лімітує швидкість, шляху синтезу серину (SSP) з гліколітичного проміжного продукту 3-фосфогліцерату. Серин є ключовим субстратом для одновуглецевого метаболізму, синтезу нуклеотидів та глутатіон-опосередкованого захисту від оксидативного стресу.

Доклінічна модель миші

1. Індукція інфаркту: оклюзія лівої передньої низхідної коронарної артерії (ЛНА) у мишей C57BL/6.

2. Проведення терапії: одноразове введення в періінфарктну зону

   • PSAT1-модРНК (швидко розпадається, без геномної інтеграції)

   • AAV9-PSAT1 (довготривала експресія)

3. Перевірка експресії: Пікові рівні PSAT1 спостерігалися через 24–48 годин (модРНК) або 7–14 днів (AAV9) за допомогою вестерн-блоттингу та імунофлуоресценції.

4. Результати через 4-6 тижнів:

   • Проліферація кардіоміоцитів: кількість клітин Ki67⁺/cTnT⁺ збільшилася у 2,5 раза в прикордонній зоні рубця (p<0,001).

   • Функція ЛШ: фракція викиду (ФВ) збільшилася з 35% до 50–52% (контроль – 38%).

   • Розмір рубця: площа сполучної тканини зменшилася на 40% (трихром Массона, p < 0,001).

   • Нова васкуляризація: щільність капілярів CD31⁺ збільшилася на 60% в області лікування.

Підтвердження на моделі свині

1. Модель міні-свиней: гостра оклюзія ЛАД у міні-свиней Юкатана.
2. AAV9-PSAT1: одноразова доставка до міокарда під час реваскуляризації (подібно до стентування).
3. Результати через 8 тижнів:

• Ефективність виведення з організму збільшилася на 12% (з 30% до 42%).
• Рубець зменшився на 25%.
• Безпека: Не було виявлено жодних аритмій, запалення поза цільовою зоною або імунної відповіді на вектор.

Механічні частини

• Метаболоміка показала:

  • Збільшення рівня серину та глутатіону в кардіоміоцитах на 45%.

  • Зменшення рівня активних форм кисню (ROS) на 35%, що захищає клітини від апоптозу.

• Послідовність scRNA прикордонної зони:

  • Підвищена експресія Ccnd1, Mki67, Aurkb (проліферативних маркерів).

  • Активація Vegfa, Angpt2 (ангіогенез).

• Нокаут PSAT1 за допомогою CRISPR у кардіоміоцитах скасував усі терапевтичні ефекти, підтверджуючи специфічність.

Заяви авторів

«PSAT1 відкриває можливості для поділу кардіоміоцитів, відновлюючи втрачену серцеву функцію після серцевого нападу», — каже доктор Цудзі Масахіро.
«Модель на свині демонструє клінічну застосовність: AAV9-PSAT1 можна вводити одночасно з реваскуляризацією без значного ускладнення процедури», — додає професор Лі Чен зі Стенфорда.

Перспективи клінічного перекладу

1. Фаза I: Оцінка безпеки та дозування PSAT1-modRNA у пацієнтів з гострим інфарктом міокарда зі зниженим сегментом ST у перші 24–72 години після реваскуляризації.
2. Фаза II/III: Порівняння AAV9-PSAT1 з контрольною групою щодо покращення ФВ, зменшення рубців та повторних госпіталізацій.
3. Біомаркери відповіді: рівні серину/глутатіону в плазмі, МРТ об'єму інфаркту за допомогою кардіостимуляції (CM-MRI), маркери апоптозу в біоптатах.

Висновок

Це дослідження демонструє новий підхід до регенерації серця на основі генного метаболізму: тимчасова активація синтезу серину через PSAT1 дозволяє дорослим кардіоміоцитам повторно увійти в клітинний цикл, розширити капілярну мережу та відновити функцію після інфаркту. Генна та модРНК-терапія, спрямована на PSAT1, обіцяє змінити парадигму лікування гострого інфаркту міокарда, зменшуючи рубцювання та знижуючи ризик серцевої недостатності.