來源：iNature（ID:Plant_ihuman）
人類心力衰竭是世界範圍內的主要死亡原因，是可能由細胞更新不良導致的慢性疾病的一個突出例子。Hippo訊號通路是一種抑制性激酶級聯反應，可抑制轉基因小鼠心肌梗塞後的成年心肌細胞（心肌細胞）增殖和更新。
2021年6月30日，貝勒醫學院James F. Martin團隊在Science Translational Medicine（IF=17.96）線上發表題為“Gene therapy knockdown of Hippo signaling induces cardiomyocyte renewal in pigs after myocardial infarction”的研究論文，該研究開發了一種基於腺相關病毒9（AAV9）的基因療法，以在缺血/再灌注誘導的心肌梗塞猪模型中局部敲低邊界區心肌細胞中的Hippo通路基因Salvador（Sav）。
心肌梗塞兩周後，當猪出現左心室收縮功能障礙時，該研究通過導管介導的心內膜下注射，將AAV9-Sav-短髮夾RNA（shRNA）或攜帶綠色螢光蛋白（GFP）的對照AAV9病毒載體直接注入邊界區心肌細胞。注射後三個月，與接受AAV9 -GFP的猪相比，用高劑量AAV9-Sav-shRNA治療的猪心臟的射血分數（左心室收縮功能的衡量名額）、心肌細胞分裂的證據和疤痕尺寸减少了14.3%。AAV9-Sav-shRNA處理的猪心臟也顯示出毛細血管密度新增和心肌細胞倍性降低。AAV9-Sav-shRNA基因治療具有良好的耐受性並且不會導致死亡率新增。此外，肝和肺病理顯示沒有腫瘤形成。總之，心肌梗塞後將AAV9-Sav-shRNA基因治療局部遞送到猪心臟的邊界區心肌細胞，導致組織更新和功能改善，並可能在治療心力衰竭方面發揮作用。
人類和其他大型動物心肌梗塞後，數百萬心肌細胞無法再生並死亡。在心肌梗塞引起的組織損傷後，瘢痕形成和心肌細胞的喪失會損害收縮功能並導致病理性重塑和心力衰竭。成體心肌細胞的長壽和極小的更新能力導致心力衰竭的臨床難治性。正如在死後心肌細胞核的碳同位素研究中發現的那樣，人類心肌細胞在年輕人中以每年約1%的速度更新，小鼠的心肌細胞更新率也極低。
新生小鼠和猪心臟有能力在出生後的短時間內再生。對小鼠新生兒心臟的研究表明，新的心肌細胞來源於預先存在的心肌細胞，這表明成年心肌細胞有可能被直接操縱以再生心臟。在轉基因小鼠模型中的實驗支持這樣一種假設，即可以通過直接操作內源性心肌細胞基因誘導可再生細胞狀態來治療心臟病。儘管對小鼠的研究使我們對心肌細胞和組織更新的瞭解更廣泛，但這些見解將如何導致慢性、無法治癒的人類疾病（如心力衰竭）的治療仍不清楚。
Hippo訊號通路在心臟中被啟動以響應生理輸入，例如細胞外基質成分或機械訊號的變化，並且在人類心力衰竭中被不適應地上調。覈心Hippo訊號通路組件，包括Mst激酶和轉接器Sav，磷酸化Lats激酶，隨後磷酸化並抑制下游轉錄輔因數Yap和Taz。當Hippo通路活性較低時，Yap和Taz進入細胞核，在那裡它們與Tead家族轉錄因數合作啟動靶基因。在成年心肌細胞中，通過轉基因表達產生的高Yap表達通過改變全基因組染色質的可及性來誘導細胞轉變為更像胎兒的可再生狀態。
心肌細胞中的Yap-Tead靶基因包括許多促進細胞週期行程的基因，包括多個細胞週期蛋白基因和促進邊界區心肌細胞中細胞骨架重塑和突起形成的基因。因為Sav編碼一個接頭而不是一個激酶，Sav功能的喪失會適度抑制Hippo信號傳導，這對於人類心肌細胞更新治療是可取的。此外，由於哺乳動物基因組中只有一個Sav基因，囙此它是一個有吸引力的治療靶點。正如小鼠研究表明的那樣，通過Sav敲低，Hippo通路輕度抑制是安全治療人類心力衰竭的可行策略。
儘管小鼠研究很有價值，但由於齧齒動物和人類之間明顯不同的心血管解剖學和生理學，它們對轉化研究有局限性。除了大小上的明顯差异外，齧齒動物的心率（小鼠為300至840次/分鐘，大鼠為330至480次/分鐘）比人類（80至100次/分鐘）快得多。相比之下，猪心臟與人心臟有許多相似之處，無論是在穩定狀態下還是在心肌梗塞後。例如，猪和人的心臟具有相似的收縮指數。此外，猪和人心肌細胞在興奮-收縮耦合方面具有許多共同特徵。
與人類心肌細胞類似，猪心肌細胞主要表達β-肌球蛋白重鏈，並且與人類心臟類似，猪心肌中表達了N2B和N2BA肌動蛋白亞型。猪也與人類具有相似的局部心臟血流動力學特徵。在患病的猪和人類心臟中，心肌梗塞後可觀察到肌絲功能的改變，並且猪和人類心臟在心肌梗塞後均表現出收縮性降低，這是由Ca2+處理的改變引起的。在這兩個物種中都報告了SERCA2a表達降低。Ca2+敏感性新增也是心肌梗塞後猪和人心臟的一個共同特徵，並且這兩種物種在繼發於後負荷新增的心力衰竭中具有血流動力學相似性。
在這項研究中，使用缺血性心臟病的猪模型來研究腺相關病毒9（AAV9）基因治療，該治療通過基於導管的NOGA機電映射系統直接傳遞到邊界區心肌細胞，以敲低Sav並誘導內源性心肌細胞心肌梗塞後的更新。
該研究開發了一種基於腺相關病毒9（AAV9）的基因療法，以在缺血/再灌注誘導的心肌梗塞猪模型中局部敲低邊界區心肌細胞中的Hippo通路基因Salvador（Sav）。
心肌梗塞兩周後，當猪出現左心室收縮功能障礙時，該研究通過導管介導的心內膜下注射，將AAV9-Sav-短髮夾RNA（shRNA）或攜帶綠色螢光蛋白（GFP）的對照AAV9病毒載體直接注入邊界區心肌細胞。注射後三個月，與接受AAV9 -GFP的猪相比，用高劑量AAV9-Sav-shRNA治療的猪心臟的射血分數（左心室收縮功能的衡量名額）、心肌細胞分裂的證據和疤痕尺寸减少了14.3%。AAV9-Sav-shRNA處理的猪心臟也顯示出毛細血管密度新增和心肌細胞倍性降低。AAV9-Sav-shRNA基因治療具有良好的耐受性並且不會導致死亡率新增。此外，肝和肺病理顯示沒有腫瘤形成。總之，心肌梗塞後將AAV9-Sav-shRNA基因治療局部遞送到猪心臟的邊界區心肌細胞，導致組織更新和功能改善，並可能在治療心力衰竭方面發揮作用。
參考消息：
https://stm.sciencemag.org/content/13/600/eabd6892
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