波士顿儿童医院的研究人员创造了第一个遗传性心律失常的人体组织模型。该模型在培养皿中复制两名患者的异常心律，然后用基因疗法在小鼠模型中抑制心律失常。

        他们的研究成果发表在《循环》杂志7月刊的两篇论文中，为开发单剂量基因疗法治疗遗传性心律失常，以及更常见的心律失常(如房颤)开辟了可能。

        波士顿儿童医院遗传心律失常项目主治心脏病专家、医学博士Vassilios Bezzerides说:“我们的希望是用一剂基因疗法，无限期地发挥作用。”Vassilios Bezzerides参与了这两项研究。“我们的工作为治疗遗传性心律失常的可翻译基因治疗策略提供了概念证明。”

        这两项研究的重点是儿茶酚胺能多态室性心动过速(CPVT)，这是儿童和年轻人猝死的主要原因。这种心律失常通常是由运动或情绪压力引发的，在平均12岁时首次出现，通常是突然失去意识。

        目前的治疗方法包括使用β受体阻滞剂和氟卡奈德等药物，通过手术切断支配左心的神经，植入体外除颤器(可导致CPVT危及生命的并发症)，以及让孩子尽可能少运动。

        Bezzerides说:“目前对CPVT的治疗相当不足:25%到30%的患者在接受治疗后仍会反复出现危及生命的心律失常。”

        建立无节奏的组织

        《循环》杂志在网上发表的一项研究使用组织工程模型来研究CPVT在细胞和分子水平上的工作原理。它由波士顿儿童医院的William T. Pu医学博士和波士顿儿童和哈佛大学工程、艺术和科学学院(SEAS)的Kevin Kit Parker博士领导。

        研究人员利用由医学博士多米尼克·艾布拉姆斯(Dominic Abrams)领导的遗传性心律失常项目，从波士顿儿童医院(Boston Children’s Hospital)的两名患者身上获得了血液样本。这两名患者的CPVT是由RYR2基因的单独突变引起的，RYR2基因与大多数CPVT病例有关。RYR2编码一个通道，使细胞释放钙，这是心脏收缩的第一步。

        然后，科学家们将患者的血细胞重新编程，使其成为诱导多能干细胞(iPS)，能够制造几乎所有类型的细胞。从这些细胞中，他们制造出携带CPVT突变的心肌细胞(心肌细胞)，并用它们来构建心肌组织的模型。

        波士顿儿童医院(Boston Children’s)基础和转化心血管研究主任Pu解释说:“这些细胞被植入一个工程表面，这样它们就按照与心肌组织方式类似的特定方向排列。”“这些细胞各自有非常不正常的搏动，但在组装成组织后，它们会一起搏动，从而更好地模拟实际的疾病。这就是为什么组织水平的模型很重要。”

        在盘子里做运动测试

        利用一种所谓的光发生系统，研究小组将蓝光照射到组织的一端来激活细胞。这就产生了一种沿着细胞片移动的冲动，从而产生收缩。使用这个系统，他们创建了一个“在盘子里的运动测试”。为了模拟运动，他们添加了异丙肾上腺素(类似于应激激素肾上腺素)，并使用红外光来启动心跳加速。

        这项测试有助于揭示CPVT的潜在机制。当健康的心脏组织接受运动测试时，钙以均匀的波状通过组织。但在CPVT患者的组织模型中，钙波以不同的速度移动，而在组织的某些部分则完全没有移动，这导致了一种称为“再入”的异常圆周运动——与现实生活中发生的情况非常相似。

        “当我们加快细胞的速度时，CPVT组织持续发生再入性心律失常，而正常组织可以很好地处理，”Pu说。

        为了了解压力是如何使CPVT患者容易发生危及生命的心律失常，Pu, Parker和同事们发现了肾上腺素激活的信号分子，然后使用药物和CRISPR/Cas9基因组编辑来选择性地抑制或修改它们。

        通过这种策略，他们发现在健康的心脏组织中，一种叫做CaM激酶(CaMKII)的酶可以通过化学作用改变RYR2，从而触发心肌细胞释放更多的钙。在CPVT细胞中，这种修饰结合了遗传的RYR2突变，导致细胞中钙水平过高，从而诱发心律失常。

        “大自然设计CaMKII作为战斗或逃跑反应的一部分，”Pu解释说。“当你兴奋的时候，你会释放更多的钙，这样心脏就能跳动得更快。但当RYR2发生突变时，通道就会渗漏，因此细胞会释放过多的钙，导致心律失常。”

        当研究人员阻止CaMKII修饰时，他们消除了组织模型中的心律失常。当他们用一种有效的选择性CaMKII抑制剂AIP肽阻断CaMKII时，也得到了同样的效果。

        帕克指出:“iPS技术和芯片上的器官的结合为精确医学研究和病人的利益提供了新的机会。”“我们的愿景是利用这些技术筛选罕见疾病患者，以便临床试验登记。通过在体外复制患者的疾病，我们可以对患者的疾病进行候选疗法的测试，并衡量安全性和有效性，从而让合适的患者接受合适的药物测试。”

        基因治疗抑制CaMKII

        因为CaMKII酶作用于心脏旁边的许多组织，并且是大脑形成记忆所必需的，所以研究小组希望能够特异性地抑制心脏中的CaMKII。在6月3日发表在《循环》杂志网络版上的另一项研究中，由Bezzerides和Pu领导的研究小组在CPVT小鼠模型中测试了一种基因治疗方法。

        他们设计了一种特殊的病毒，这种病毒被注射到患有CPVT的老鼠体内，有选择地进入心脏并传递AIP。检测显示，AIP在大约50%的心脏细胞中表达，足以抑制心律失常，但在包括大脑在内的非心脏组织中表达不明显。

        研究人员现在计划改进他们的基因治疗策略，并在大型动物模型中进行测试，最终在CPVT患者身上进行测试，可能会与其他医疗中心合作。

        心脏病的一般治疗方法?

        Bezzerides和Pu认为，该疗法对多种RYR2突变引起的CPVT患者可能有效(已有160多个突变报道)。他们相信他们在心脏中抑制CaMKII的总体策略可以帮助治疗更常见的心脏病原因。

        普说:“CaMKII对正常的心脏功能来说是不需要的，但它在许多心脏病中都会被激活。”在许多心脏病的小鼠模型中，如缺血性心肌病、房颤或肥厚性心肌病，慢性CaMKII激活是有害的。我们针对CaMKII抑制的基因疗法有可能改善其他类型心脏病的预后。”

        来源：Medindia

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