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miRNA治療心肌梗塞後會導致大量突然死亡

icroRNA(miRNA),是一類約21-23個核苷酸的非編碼RNA,由細胞內源產生的髮夾(hairpin)結構轉錄本加工而來。miRNA會通過其種子序列(5『端第2-8位核苷酸)識別靶基因mRNA 3』UTR上的結合位點,從而調控把基因的表達,進而間接實現對生理病理狀態的調控。

之前的研究已經發現多種miRNA是心肌細胞增殖、分化和心臟功能的關鍵調節因子,通過功能篩選鑒定了多種具有刺激新生兒心肌細胞增殖潛力的miRNA。

2019年4月17日,來自浙江大學二附院哈佛大學醫學院的研究人員合作在 Nature Communications 雜誌發表題為:Therapeutic role of miR-19a/19b in cardiac regeneration and protection from myocardial infarction 的研究論文。該研究發現,miR-19a/19b能夠增強心肌細胞增殖、刺激心肌梗塞後的心肌再生,使用腺相關病毒AAV遞送miR-19a/19b,能夠有效治療心肌梗塞小鼠模型。表明miR-19a/19b是治療心力衰竭的潛在治療靶點。

然而,2019年5月8日,Nature 雜誌在線發表了來自義大利研究人員的題為:MicroRNA therapy stimulates uncontrolled cardiac repair aftermyocardial infarction in pigs 的最新研究論文。

該論文進一步研究了已被證實可促進小鼠心肌細胞再生的miR-199a的作用,使用體型更大、與人類更接近的作用研究動物模型,使用腺相關病毒6型(AAV6)將miR-199a遞送到豬的心臟,結果發現miR-199a確實可以促進豬心肌梗塞後的心臟修復。

然而,隨後由於microRNA的持續和不受控制表達,大多數接受治療的豬因心律失常而突然死亡。這些結果表明,通過刺激內源性心肌細胞增殖實現心臟修復,在大型哺乳動物中是可行的,但是需要嚴格控制該療法的劑量。

首先,研究團隊確定了AAV6是為心肌內注射後轉導豬心肌細胞的最有效載體,然後使用AAV6病毒包裝,由CMV啟動子啟動 hsa-miR-199a-1 的表達,該原始miRNA編碼的miR-199a-3p和miR-199a-5p的序列在大鼠,小鼠,豬和人中是相同的。

然後,研究團隊通過心臟左前冠狀動脈阻塞90分鐘後實施再灌注,構建了25頭心肌梗塞豬模型。

接下來,將這些豬隨機分為兩組,分別對其左心室壁注射AAV6-miR-199a和對照空病毒。

實驗結果表明,實驗組豬的心肌細胞中miR-199a-3p、miRNA-199a-5p的表達量有效上增加。而且病毒DNA和外源miR-199a表達基本上限於注射的心肌內,未擴散到其他組織和器官。

miRNA治療4周後,與對照組相比,注射AAV6-miR-199a實驗組豬的心肌疤痕大小縮小了約50%,心梗區域明顯降低降低,表明miR-199a確實有效改善了心肌梗塞癥狀,促進心肌再生,一定程度上恢復了心臟功能。

在治療之後一個月,研究人員繼續跟蹤這些豬的後續進展,發現共10頭的實驗組中,有3頭注射AAV6-miR-199a治療的豬在8周時,心臟形態和功能持續有益,心臟瘢痕逐漸減少。

看起來經過miRNA治療,這些豬的心臟功能逐漸改善,有完全恢復的趨勢。萬萬沒想到,在第7-8周,10頭實驗組豬中的7頭在沒有臨床徵兆的情況下突然死亡

其中兩頭猝死豬的皮下植入記錄儀顯示猝死前有心室纖顫的快速心律失常事件,而參與各種類型的導致心律失常的14種不同離子通道或相關蛋白的mRNA水準未顯示miR-199a處理組和對照組之間有明顯差異。因此研究人員認為miR-199a並非直接影響控制心臟電生理的離子通道。

研究人員認為,導致這些豬猝死的原因可能有兩點,一是心臟中產生了低分化心肌細胞區並逐漸擴大,最終致命;二是AAV6遞送的miR-199a可產生兩種成熟體miRNA:miR-199a-3p和miR-199a-5p,而有研究表明miR-199a-5p對心臟有害。

總的來說,該研究證實了使用腺相關病毒6型(AAV6)將miR-199a遞送到豬的心臟,確實可以促進豬心肌梗塞後的心臟修復。

然而,隨後由於microRNA的持續和不受控制表達,大多數接受治療的豬因心律失常而突然死亡。因此,通過刺激內源性心肌細胞增殖實現心臟修復,在大型哺乳動物中是可行的,但是需要嚴格控制該療法的劑量。


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