«Генетические мутации, маленькое случайное, изменения в генетическом коде, составляющем гены, являются крупными преступниками в слабеющей сердечной мышце, замеченной в пациентах с сердечной недостаточностью», говорит Роджер Дж. Хэджджэр, Мэриленд, директор Сердечно-сосудистого Научно-исследовательского центра Сердца Горы Синай в Медицинской школе Айкана в Горе Синай. «Наши результаты исследования показывают, что определенные формы сердечной недостаточности могут теперь являться целью нового вида генотерапии, которая действует как ‘молекулярные ножницы’ включение мутации и введение нормального генетического кода в его месте».Кардиомиопатии – заболевания ослабленной сердечной мышцы, которая может привести к сердечному расширению и сердечной недостаточности.
Условия часто генетически наследуются. Много унаследованных генных мутаций были связаны с кардиомиопатиями, включая мутации в phospholamban (PLN) ген, который является критическим регулятором здоровой сердечной функции клетки и ее езды на велосипеде кальция.
Кальций – критический минерал для клеток сердечной мышцы, чтобы правильно сократить и накачать кровь от сердца до остальной части тела.Мутация R14del в гене PLN была определена во многих семьях с генетической сердечной недостаточностью.
Мутация связана с расширенной сердечной мышцей, дисфункциональным сокращением сердечной мышцы, опасными аритмиями и развитием сердечной недостаточности средним возрастом.В исследовании исследовательская группа собрала образцы клетки кожи от больного сердечной недостаточностью, у которого есть мутация R14del. Клетки кожи от пациента были тогда преобразованы в лабораторию, чтобы стать вызванными плюрипотентными стволовыми клетками (iPSCs). Эти стволовые клетки, которые несут генетику больного сердечной недостаточностью, были тогда дифференцированы от клеток кожи в специализированные клетки сердечной мышцы, названные кардиомиоцитами (iPSC-CMs), которые также несут генетическую историю пациента.
Экспертиза этих бьющихся сердечных клеток в лабораторном блюде подтвердила, что мутация R14del вызывает общие отклонения, связанные с сердечной недостаточностью включая: неподходящая перекачка кальция в отделениях для клеток, которые могут привести к увеличению ткани сердечной мышцы, электрическая нестабильность, которая может вызвать аритмии и молекулярные маркеры, которые могут привести к утолщению сердечной мышцы.Исправлять генную мутацию в исследователях кардиомиоцитов успешно использовало два новых метода. Во-первых, они использовали специально предназначенную транскрипцию подобные активатору нуклеазы исполнительного элемента под названием TALENs, чтобы предназначаться и устранить присутствие R14del-сопутствующего-заболевания в сердечных клетках.
Эта техника генома исключила больной ген и заменила его нормальным геном PLN, приводящим к обычно функционирующим кардиомиоцитам.Во-вторых, они использовали adeno-связанный вирусный вектор (AAV) подход генотерапии с вредной частью вируса, удаленного, чтобы безопасно предназначаться для внутренней части сердечных клеток и сокрушительного удара неправильный ген PLN в сердечных клетках и одновременно специальный нормальный ген PLN, успешно полностью изменяющий болезнь.
Этот метод работает в больных сердечных клетках, чтобы подавить выражение больного гена и выразить нормальные белки PLN. Этот подход генотерапии также исправил функциональные отклонения сердечных клеток.
«Наши результаты предлагают потенциально новые стратегии предназначаться и прервать путь порождения болезни мутации, связанной с кардиомиопатиями и сердечной недостаточностью», говорит доктор Хэджджэр. «Теперь исправив эту генную ненормальность сердечной недостаточности в человеческих сердечных клетках, наше исследование продвинется, чтобы далее проверить этот подход в естественных условиях у животного и преклинических исследований. Мы надеемся в конечном счете проверить этот подход генотерапии однажды, чтобы исправить генную ненормальность в больных сердечной недостаточностью».
«Это – главный прорыв в молекулярной медицине и прокладывает путь к будущим исследованиям в персонализированной терапии для больных сердечной недостаточностью, стремящихся определенно исправлять их дефектные гены», говорит соавтор исследования Литса Краниас, доктор философии, Университета Цинциннати, который сначала обнаружил ген PLN мутация R14del в греческой семье.«Это открытие оказывает огромное влияние для пациентов с унаследованной сердечной болезнью в Нидерландах, поскольку приблизительно 10 процентов наших пациентов с расширенной или arrhythmogenic кардиомиопатией несут эту конкретную мутацию основателя», говорит Фолкерт В. Асселбергс, Мэриленд, доктор философии, ФЕСК, Отдел Cardiology, Division Heart & Lungs University Medical Center в Утрехте, Нидерланды, кто обеспечил сердечные образцы клетки пациентов PLN R14del для исследовательской группы.
У населения Нидерландов есть высокая распространенность этой мутации.