人类iPS细胞衍生的心肌细胞阐明了心律失常性心肌病的发病机制--大阪大学等

PKP2突变在心律失常性心肌病的发病机制中经常被发现

大阪大学于1月21日宣布，它已经利用源自人类iPS细胞的分化心肌细胞阐明了心律失常性心肌病的发病机制。 这项研究是由该大学医学研究生院的全职副教授(重症医学)Shuichiro Higo、教授(心血管外科)Shigeru Miyagawa和教授(心血管医学)Yasushi Sakata领导的研究小组进行。 该研究结果已发表在《干细胞报告》上。

心律失常性心肌病被定义为一组主要由基因组遗传异常引起的心肌损伤的严重疾病，导致致命的心律失常和心力衰竭而猝死。 众所周知，构成细胞间联系的Desmosome的基因突变可导致心律失常性心肌病，其中PKP2突变是最常被发现的。 在心律失常性心肌病中，心律失常伴随着心肌收缩力的下降，但详细的分子机制还不清楚。 心律失常性心肌病的分子机制尚不清楚，有必要建立一个精确的人类疾病模型，以再现病理情况。

PKP2蛋白的减少导致心肌收缩力下降和脱细胞体的异常形成

该研究小组建立的iPS细胞(PKP2突变型/野生型)来自一例由PKP2基因的两个等位基因中只有一个发生杂合框转移突变而引起的心律失常性心肌病。 基因组编辑被用来生成杂合突变正常修复的iPS细胞(野生型/野生型)和两个等位基因都发生移帧突变的iPS细胞(PKP2突变/PKP2突变)。 这些基因相同的细胞组被分化成心肌，随着时间的推移，对片状跳动心肌的运动矢量分析显示，随着PKP2蛋白的减少，心肌收缩力下降，兴奋传播受损。

此外，发现在完全失去PKP2后，脱膜蛋白DSG2会从细胞边缘掉落，并且被PKP2减少到一半的量所抑制。

AAV中的PKP2基因转移改善了收缩性并恢复了脱落的脱胶体

为了更详细地研究脱膜体动力学，我们进一步对这三个细胞组进行了基因组编辑，并建立了一个成像细胞组，将红色荧光蛋白(tdTomato)特意插入到DSG2基因的一个等位基因中。 延时成像使我们能够观察iPS细胞分化为心肌细胞过程中的脱胶体变化以及活细胞中跳动的心肌细胞中脱胶体的动态。

荧光标记的DSG2-tdTomato融合蛋白的表现与内源性基因相似，在跳动的心肌中观察到由于PKP2缺陷导致的脱膜体形成减少。 PKP2突变的iPS-分化心肌细胞和脱膜体成像 (观察到PKP2基因对iPS分化的心肌细胞有改善收缩性的作用，并随着时间的推移恢复脱膜。

为开发难治性心肌病的治疗方法提供一个有用的平台

当心律失常性心肌病对现有的心力衰竭药物没有反应并进展时，唯一的治疗方法就是心脏移植。 利用缺乏PKP2蛋白的iPS分化心肌细胞，该研究小组已经阐明了该疾病的发病机制，并证明了基因替代的治疗概念。 使用精确设计的致心律失常心肌病模型细胞和成像细胞来观察脱胶体，可能为未来开发难治性心肌病的疗法提供一个有用的平台。