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AAV病毒载体在心脏疾病研究中的设计和应用(下)

精神病 心脏疾病 AAV病毒载体


上篇文章中我们了解到AAV病毒载体在心脏疾病研究中的设计方法,这篇文章我们主要分享一些AAV在心脏研究中的应用案例,以及AAV在心脏疾病治疗中的临床研究进展



AAV在心脏研究中的应用案例
案例1:抗精神病药物的心脏毒性研究1


长期使用抗精神病药是导致心肌损伤甚至心源性猝死的常见原因。抗精神病药物的心脏毒性常导致停药或治疗中断。目前,关于抗精神病药物引起心脏毒性的具体机制尚不完全清楚,需要进一步的研究来阐明。



实验设计和主要研究结果:


1. RNA 测序:NLRP3 炎症小体介导的细胞焦亡导致多种抗精神病药物的心脏毒性。

2. 基于焦亡的小分子化合物筛选:大麻素受体 1 (CB1R)是NLRP3 炎性体的上游调节剂。

3. CB1R的功能研究:敲除 Cb1r 显著减轻了抗精神病药诱导的心肌细胞焦亡和心脏毒性。过表达Cb1r能诱导心脏细胞焦亡和促纤维化因子的表达(图1),显著减弱了左心室功能,同时促进心脏重量(HW)的增加。

图1 过表达Cb1r能诱导心脏细胞焦亡和促纤维化因子的表达


本篇文章AAV的导入方式:

实验动物Gsdmd−/− 或 Gsdmd-KO小鼠
血清型AAV9
注射方式原位注射心脏左心室,3-5个位点
注射剂量2×10^11 vg/只
检测时间感染后6周



案例2:基因疗法敲低Hippo信号通路可诱导心肌梗死后猪心肌细胞的更新2


心力衰竭作为全球主要的死亡原因之一,与心肌细胞的更新能力有密切关系。在心肌梗死后,成人心脏的心肌细胞更新能力极低,导致心脏功能受损和病理性重构。Hippo信号通路是一个抑制性激酶级联反应,它在心肌梗塞后抑制心肌细胞的增殖和更新。猪的心血管系统与人类有重要的相似之处。



实验设计和主要研究结果:

  • AAV9递送Sav-shRNA(图2)在成年猪心肌细胞中诱导Hippo通路缺陷

  • AAV9-Sav-shRNA基因疗法在正常的猪心脏中诱导心肌细胞增殖

  • AAV9-Sav-shRNA在猪心肌梗死模型中改善了收缩功能

  • AAV9-Sav-shRNA在猪心肌梗死模型中促进心肌细胞进入细胞周期和分裂

  • AAV9-Sav-shRNA促进猪心脏中心肌细胞肌节的短暂解体

  • AAV9-Sav-shRNA促进猪心脏在心肌梗死后的血管生成



图12 AAV9-Sav-shRNA载体结构和导入位点示意图


本篇文章AAV的导入方式:

实验动物
血清型AAV9
注射方式心肌原位注射,10-15个位点
注射剂量3.4×10^11 vg/kg
检测时间感染后4周




案例3:用碱基编辑来阻断CaMKIIδ的氧化激活位点以治疗心脏疾病3

钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶IIδ(CaMKIIδ)是心脏信号传导和功能的核心调节器。然而,CaMKIIδ的慢性过度激活会导致人类和小鼠的多种心脏疾病,包括缺血/再灌注(IR)损伤、心力衰竭、肥大和心律失常。CaMKIIδ调节域中的两个甲硫氨酸残基,Met281和Met282的氧化,可以阻止催化域与自抑制区域的结合,促进激酶的超激活,而将这些甲硫氨酸残基修改为其他氨基酸可以防止氧化和CaMKIIδ的过度激活,从而提供心脏保护。



实验设计和主要研究结果:

  1. 碱基编辑系统的设计和sgRNA的筛选

  2. 碱基编辑的特异性研究:在人类iPSCs中进行脱靶分析

  3. 对CaMKIIδ编辑的人类iPSC衍生心肌细胞进行功能分析

  4. 在缺血/再灌注(IR)小鼠模型体内编辑CaMKIIδ(图3)

  5. 体内碱基编辑的编辑效率及潜在脱靶位点分析

  6. CaMKIIδ体内编辑对心脏的保护作用及其长期效应机制研究


图3 体内CaMKIIδ碱基编辑改善了缺血/再灌注后的心脏功能


本篇文章AAV的导入方式:


实验动物12周龄C57BL6小鼠
血清型AAV9
注射方式心脏内注射,一次性注射30μL的剂量
注射剂量N- 和 C-term AAV9各注射7.5x10^11 vg/kg,共注射1.5x10^12 vg/kg
检测时间感染后2周




 AAV在心脏疾病治疗中的临床研究进展


目前有多款基于AAV载体的心脏疾病基因治疗药物处于临床试验阶段(表1),适应症包括遗传性心肌病、心力衰竭和法布雷病等,主要的给药方式为静脉注射和冠状动脉注射。其中,临床试验进展较快的药物为Lexeo Therapeutics开发的LX2006。该药物已于2024年7月发布Ⅰ/Ⅱ临床试验结果。LX2006在基线左心室质量指数(LVMI)升高的FA心肌病患者中,LVMI在12个月时平均减少了11.4%,在18个月时减少了18.3%。在12个月时,大多数参与者的其他关键心脏状况指标,包括左心室壁厚度和肌钙蛋白I,持续得到改善,所有参与者的frataxin表达量在治疗后均高于基线。到目前为止,LX2006的耐受性良好,没有与治疗相关的严重不良事件4





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参考文献

  1. https://www.nature.com/articles/s41392-022-01018-7

  2. DOI:  10.1126/scitranslmed.abd6892

  3. DOI:  10.1126/science.ade1105

  4. https://ir.lexeotx.com/node/7391/pdf


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