来源：iNature（ID：Plant_ihuman）
人类心力衰竭是世界范围内的主要死亡原因，是可能由细胞更新不良导致的慢性疾病的一个突出例子。Hippo 信号通路是一种抑制性激酶级联反应，可抑制转基因小鼠心肌梗塞后的成年心肌细胞（心肌细胞）增殖和更新。
2021年6月30日，贝勒医学院James F. Martin团队在Science Translational Medicine（IF=17.96）在线发表题为“Gene therapy knockdown of Hippo signaling induces cardiomyocyte renewal in pigs after myocardial infarction”的研究论文，该研究开发了一种基于腺相关病毒 9 (AAV9) 的基因疗法，以在缺血/再灌注诱导的心肌梗塞猪模型中局部敲低边界区心肌细胞中的 Hippo 通路基因 Salvador (Sav)。
心肌梗塞两周后，当猪出现左心室收缩功能障碍时，该研究通过导管介导的心内膜下注射，将 AAV9-Sav-短发夹 RNA (shRNA) 或携带绿色荧光蛋白 (GFP) 的对照 AAV9 病毒载体直接注入边界区心肌细胞。注射后三个月，与接受 AAV9 -GFP的猪相比，用高剂量 AAV9-Sav-shRNA 治疗的猪心脏的射血分数（左心室收缩功能的衡量指标）、心肌细胞分裂的证据和疤痕尺寸减少了 14.3% 。AAV9-Sav-shRNA 处理的猪心脏也显示出毛细血管密度增加和心肌细胞倍性降低。AAV9-Sav-shRNA 基因治疗具有良好的耐受性并且不会导致死亡率增加。此外，肝和肺病理显示没有肿瘤形成。总之，心肌梗塞后将 AAV9-Sav-shRNA 基因治疗局部递送到猪心脏的边界区心肌细胞，导致组织更新和功能改善，并可能在治疗心力衰竭方面发挥作用。
人类和其他大型动物心肌梗塞后，数百万心肌细胞无法再生并死亡。在心肌梗塞引起的组织损伤后，瘢痕形成和心肌细胞的丧失会损害收缩功能并导致病理性重塑和心力衰竭。成体心肌细胞的长寿和极小的更新能力导致心力衰竭的临床难治性。正如在死后心肌细胞核的碳同位素研究中发现的那样，人类心肌细胞在年轻人中以每年约 1% 的速度更新，小鼠的心肌细胞更新率也极低。
新生小鼠和猪心脏有能力在出生后的短时间内再生。对小鼠新生儿心脏的研究表明，新的心肌细胞来源于预先存在的心肌细胞，这表明成年心肌细胞有可能被直接操纵以再生心脏。在转基因小鼠模型中的实验支持这样一种假设，即可以通过直接操作内源性心肌细胞基因诱导可再生细胞状态来治疗心脏病。尽管对小鼠的研究使我们对心肌细胞和组织更新的了解更广泛，但这些见解将如何导致慢性、无法治愈的人类疾病（如心力衰竭）的治疗仍不清楚。
Hippo 信号通路在心脏中被激活以响应生理输入，例如细胞外基质成分或机械信号的变化，并且在人类心力衰竭中被不适应地上调。核心 Hippo 信号通路组件，包括 Mst 激酶和适配器 Sav，磷酸化 Lats 激酶，随后磷酸化并抑制下游转录辅因子 Yap 和 Taz。当 Hippo 通路活性较低时，Yap 和 Taz 进入细胞核，在那里它们与 Tead 家族转录因子合作激活靶基因。在成年心肌细胞中，通过转基因表达产生的高 Yap 表达通过改变全基因组染色质的可及性来诱导细胞转变为更像胎儿的可再生状态。
心肌细胞中的 Yap-Tead 靶基因包括许多促进细胞周期进程的基因，包括多个细胞周期蛋白基因和促进边界区心肌细胞中细胞骨架重塑和突起形成的基因 。因为 Sav 编码一个接头而不是一个激酶，Sav 功能的丧失会适度抑制 Hippo 信号传导，这对于人类心肌细胞更新治疗是可取的。此外，由于哺乳动物基因组中只有一个 Sav 基因，因此它是一个有吸引力的治疗靶点。正如小鼠研究表明的那样，通过 Sav 敲低，Hippo 通路轻度抑制是安全治疗人类心力衰竭的可行策略。
尽管小鼠研究很有价值，但由于啮齿动物和人类之间明显不同的心血管解剖学和生理学，它们对转化研究有局限性。除了大小上的明显差异外，啮齿动物的心率（小鼠为 300 至 840 次/分钟，大鼠为 330 至 480 次/分钟）比人类（80 至 100 次/分钟）快得多。相比之下，猪心脏与人心脏有许多相似之处，无论是在稳定状态下还是在心肌梗塞后。例如，猪和人的心脏具有相似的收缩指数。此外，猪和人心肌细胞在兴奋-收缩耦合方面具有许多共同特征。
与人类心肌细胞类似，猪心肌细胞主要表达 β-肌球蛋白重链，并且与人类心脏类似，猪心肌中表达了N2B 和N2BA 肌动蛋白亚型。猪也与人类具有相似的局部心脏血流动力学特征。在患病的猪和人类心脏中，心肌梗塞后可观察到肌丝功能的改变 ，并且猪和人类心脏在心肌梗塞后均表现出收缩性降低，这是由 Ca2+ 处理的改变引起的。在这两个物种中都报告了 SERCA2a 表达降低。Ca2+ 敏感性增加也是心肌梗塞后猪和人心脏的一个共同特征，并且这两种物种在继发于后负荷增加的心力衰竭中具有血流动力学相似性。
在这项研究中，使用缺血性心脏病的猪模型来研究腺相关病毒 9 (AAV9) 基因治疗，该治疗通过基于导管的 NOGA 机电映射系统直接传递到边界区心肌细胞，以敲低 Sav 并诱导内源性心肌细胞心肌梗塞后的更新。
该研究开发了一种基于腺相关病毒 9 (AAV9) 的基因疗法，以在缺血/再灌注诱导的心肌梗塞猪模型中局部敲低边界区心肌细胞中的 Hippo 通路基因 Salvador (Sav)。
心肌梗塞两周后，当猪出现左心室收缩功能障碍时，该研究通过导管介导的心内膜下注射，将 AAV9-Sav-短发夹 RNA (shRNA) 或携带绿色荧光蛋白 (GFP) 的对照 AAV9 病毒载体直接注入边界区心肌细胞。注射后三个月，与接受 AAV9 -GFP的猪相比，用高剂量 AAV9-Sav-shRNA 治疗的猪心脏的射血分数（左心室收缩功能的衡量指标）、心肌细胞分裂的证据和疤痕尺寸减少了 14.3%。AAV9-Sav-shRNA 处理的猪心脏也显示出毛细血管密度增加和心肌细胞倍性降低。AAV9-Sav-shRNA 基因治疗具有良好的耐受性并且不会导致死亡率增加。此外，肝和肺病理显示没有肿瘤形成。总之，心肌梗塞后将 AAV9-Sav-shRNA 基因治疗局部递送到猪心脏的边界区心肌细胞，导致组织更新和功能改善，并可能在治疗心力衰竭方面发挥作用。
参考消息：
https://stm.sciencemag.org/content/13/600/eabd6892
本文版权归原作者所有，文章内容不代表平台观点或立场。如有关于文章内容、版权或其他问题请与我方联系，我方将在核实情况后对相关内容做删除或保留处理！