Genredigering efter reperfusion beskytter hjertet

ESC: Reperfusionsskader efter iskæmisk hjertesygdom kan begrænses ved at hindre aktivering af en proteinkinase umiddelbart efter reperfusion. Genredigering af mus giver god beskyttende effekt, og metoden tegner lovende i mennesker.

Ved reperfusion efter iskæmisk hjertesygdom aktiveres proteinkinasen CaMKII ved oxidering. Det sætter gang i flere signalveje, som leder til fibrose, remodellering af den ekstracellulære matrix og andre processer, der ultimativt kan føre til arytmi, hjertesvigt og død. Ved hjælp af genredigering har forskere nu forhindret oxidativ aktivering af CaMKII, og det har vist gode resultater i mus og humane hjertemuskelceller.

Resultaterne af forsøget blev præsenteret i et foredrag søndag på kongressen ESC 2022 af Simon Lebek fra University Hospital Regensburg i Tyskland. Som mål for genredigeringen valgte forskerne et område af proteinet, der er kritisk for den oxidative aktivering. Med en modificeret form for genredigeringsteknikken CRISPR kaldet baseeditering var det målet at omdanne et A•T-basepar til et G•C-basepar og derved indføre en mutation, som udskiftede aminosyren methionin med valin i dette område. Det muterede protein kan ikke binde ilt, og derved burde CaMKII ikke blive aktiveret ved reperfusion.

Strategien blev først afprøvet i humane inducerede pluripotente stamceller (iPSC), og her forløb genredigeringen efter hensigten i omkring 80 procent af cellerne. De genredigerede celler blev så differentieret til hjertemuskelceller, som blev stresset med fem timers iskæmi og derefter iltet i 14 timer. I ikke-genredigerede kontrolceller udløste denne behandling en kraftig aktivering af CaMKII samt arytmi, hvorimod der var signifikant mindre aktivering og stort set ingen arytmi i de genredigerede celler.

Mus genvinder hjertefunktion efter genredigering

Forskerne afprøvede nu strategien i levende mus. Vektorer, der udtrykte CRISPR-værktøjet, blev pakket i Adenoassocieret virus-9 og sprøjtet direkte ind i hjertet på mus, som i forvejen var blevet udsat for iskæmi og reperfusion. Umiddelbart efter og hver af de tre følgende uger blev musenes hjertefunktion undersøgt ved ekkokardiografi. I starten var hjertefunktionen lav efter iskæmi og reperfusion i både genredigerede og ikke-genredigerede mus, men efter to uger begyndte de genredigerede mus at genvinde hjertefunktionen. Efter tre uger havde disse mus næsten genvundet den fulde hjertefunktion, hvorimod kontrolmusene havde samme lave hjertefunktion som lige efter reperfusion.

Efter fire uger viste MRI-analyser ligeledes, at genredigering havde forbedret musenes hjertefunktion. Efter fem uger blev musene aflivet, og det behandlede hjertevæv blev undersøgt. Analyser viste, at 10-45 procent af hjertecellerne var blev genredigeret som forventet. Derudover var en væsentlig mindre andel af oxideret CaMKII i de genredigerede mus i forhold til kontrolmus, ligesom de genredigerede mus havde meget lavere CaMKII-aktivitet og signifikant mindre arvæv i det behandlede hjertevæv efter iskæmi og reperfusion.