PKP2突變在心律失常性心肌病的發(fā)病機(jī)制中經(jīng)常被發(fā)現(xiàn)

大阪大學(xué)于1月21日宣布，它已經(jīng)利用源自人類iPS細(xì)胞的分化心肌細(xì)胞闡明了心律失常性心肌病的發(fā)病機(jī)制。 這項(xiàng)研究是由該大學(xué)醫(yī)學(xué)研究生院的全職副教授(重癥醫(yī)學(xué))Shuichiro Higo、教授(心血管外科)Shigeru Miyagawa和教授(心血管醫(yī)學(xué))Yasushi Sakata領(lǐng)導(dǎo)的研究小組進(jìn)行。 該研究結(jié)果已發(fā)表在《干細(xì)胞報(bào)告》上。

心律失常性心肌病被定義為一組主要由基因組遺傳異常引起的心肌損傷的嚴(yán)重疾病，導(dǎo)致致命的心律失常和心力衰竭而猝死。 眾所周知，構(gòu)成細(xì)胞間聯(lián)系的Desmosome的基因突變可導(dǎo)致心律失常性心肌病，其中PKP2突變是最常被發(fā)現(xiàn)的。 在心律失常性心肌病中，心律失常伴隨著心肌收縮力的下降，但詳細(xì)的分子機(jī)制還不清楚。 心律失常性心肌病的分子機(jī)制尚不清楚，有必要建立一個(gè)精確的人類疾病模型，以再現(xiàn)病理情況。

PKP2蛋白的減少導(dǎo)致心肌收縮力下降和脫細(xì)胞體的異常形成

該研究小組建立的iPS細(xì)胞(PKP2突變型/野生型)來自一例由PKP2基因的兩個(gè)等位基因中只有一個(gè)發(fā)生雜合框轉(zhuǎn)移突變而引起的心律失常性心肌病。 基因組編輯被用來生成雜合突變正常修復(fù)的iPS細(xì)胞(野生型/野生型)和兩個(gè)等位基因都發(fā)生移幀突變的iPS細(xì)胞(PKP2突變/PKP2突變)。 這些基因相同的細(xì)胞組被分化成心肌，隨著時(shí)間的推移，對片狀跳動(dòng)心肌的運(yùn)動(dòng)矢量分析顯示，隨著PKP2蛋白的減少，心肌收縮力下降，興奮傳播受損。

此外，發(fā)現(xiàn)在完全失去PKP2后，脫膜蛋白DSG2會(huì)從細(xì)胞邊緣掉落，并且被PKP2減少到一半的量所抑制。

AAV中的PKP2基因轉(zhuǎn)移改善了收縮性并恢復(fù)了脫落的脫膠體

為了更詳細(xì)地研究脫膜體動(dòng)力學(xué)，我們進(jìn)一步對這三個(gè)細(xì)胞組進(jìn)行了基因組編輯，并建立了一個(gè)成像細(xì)胞組，將紅色熒光蛋白(tdTomato)特意插入到DSG2基因的一個(gè)等位基因中。 延時(shí)成像使我們能夠觀察iPS細(xì)胞分化為心肌細(xì)胞過程中的脫膠體變化以及活細(xì)胞中跳動(dòng)的心肌細(xì)胞中脫膠體的動(dòng)態(tài)。

熒光標(biāo)記的DSG2-tdTomato融合蛋白的表現(xiàn)與內(nèi)源性基因相似，在跳動(dòng)的心肌中觀察到由于PKP2缺陷導(dǎo)致的脫膜體形成減少。 PKP2突變的iPS-分化心肌細(xì)胞和脫膜體成像 (觀察到PKP2基因?qū)PS分化的心肌細(xì)胞有改善收縮性的作用，并隨著時(shí)間的推移恢復(fù)脫膜。

為開發(fā)難治性心肌病的治療方法提供一個(gè)有用的平臺

當(dāng)心律失常性心肌病對現(xiàn)有的心力衰竭藥物沒有反應(yīng)并進(jìn)展時(shí)，唯一的治療方法就是心臟移植。 利用缺乏PKP2蛋白的iPS分化心肌細(xì)胞，該研究小組已經(jīng)闡明了該疾病的發(fā)病機(jī)制，并證明了基因替代的治療概念。 使用精確設(shè)計(jì)的致心律失常心肌病模型細(xì)胞和成像細(xì)胞來觀察脫膠體，可能為未來開發(fā)難治性心肌病的療法提供一個(gè)有用的平臺。