PSAT1-gentherapie: een doorbraak in myocardregeneratie na een acuut infarct

Wetenschappers van RIKEN (Japan), de Universiteit van Kyoto en de Universiteit van Stanford onthullen een krachtig protocol voor hartregeneratie in Theranostics: een eenmalige toediening van PSAT1-gemodificeerd RNA (modRNA) of een AAV-vector met het gen voor fosfoserine-aminotransferase 1 (PSAT1) aan het geïnfarceerde gebied van het hart activeert de endogene serinesynthese, wat leidt tot proliferatie van cardiomyocyten, neovascularisatie en een aanzienlijke verbetering van de linkerventrikelfunctie.

Waarom PSAT1?

Na een infarct verliezen volwassen cardiomyocyten vrijwel volledig hun delingsvermogen en vult het littekengebied zich met bindweefsel, wat leidt tot een afname van de pompfunctie. PSAT1 katalyseert de eerste snelheidsbeperkende stap in de serinesyntheseroute (SSP) vanuit het glycolytische intermediair 3-fosfoglyceraat. Serine is een belangrijk substraat voor het metabolisme van één koolstofatoom, de nucleotidesynthese en glutathion-gemedieerde bescherming tegen oxidatieve stress.

Preklinisch muizenmodel

1. Inductie van infarct: occlusie van de linker voorste dalende kransslagader (LAD) bij C57BL/6-muizen.

2. Toediening van de therapie: eenmalige toediening in de peri-infarctzone

   • PSAT1-modRNA (snel afbrekend, geen genomische integratie)

   • AAV9-PSAT1 (langetermijnexpressie)

3. Expressieverificatie: piekniveaus van PSAT1 werden waargenomen na 24–48 uur (modRNA) of na 7–14 dagen (AAV9) door middel van Western blot en immunofluorescentie.

4. Resultaten na 4-6 weken:

   • Proliferatie van cardiomyocyten: Ki67⁺/cTnT⁺-cellen nam 2,5-voudig toe in de randzone van het litteken (p<0,001).

   • LV-functie: ejectiefractie (EF) steeg van 35% naar 50–52% (controle – 38%).

   • Littekengrootte: bindweefseloppervlakte afgenomen met 40% (Masson's trichroom, p<0,001).

   • Nieuwe vascularisatie: de CD31⁺ capillaire dichtheid nam met 60% toe in het behandelingsgebied.

Bevestiging in een varkensmodel

1. Minivarkensmodel: acute LAD-occlusie bij Yucatan-minivarkens.
2. AAV9-PSAT1: eenmalige toediening van een dosis aan het myocard tijdens revascularisatie (vergelijkbaar met stentplaatsing).
3. Resultaten na 8 weken:

• EF steeg met 12% (van 30% naar 42%).
• Het litteken is met 25% verminderd.
• Veiligheid: Er werden geen hartritmestoornissen, off-target ontstekingen of immuunreacties op de vector gedetecteerd.

Mechanische onderdelen

• Metabolomics toonde aan:

  • Toename van serine en glutathion in cardiomyocyten met 45%.

  • Vermindering van ROS met 35%, waardoor cellen worden beschermd tegen apoptose.

• Grenszone scRNA-seq:

  • Verhoogde expressie van Ccnd1, Mki67, Aurkb (proliferatieve markers).

  • Activering van Vegfa, Angpt2 (angiogenese).

• Door CRISPR-knockout van PSAT1 in cardiomyocyten verdwenen alle therapeutische effecten, wat de specificiteit bevestigde.

Verklaringen van de auteurs

"PSAT1 opent de deur voor cardiomyocyten om zich te delen, waardoor verloren hartfunctie na een hartaanval wordt hersteld", aldus Dr. Tsuji Masahiro.
"Het varkensmodel toont klinische toepasbaarheid aan: AAV9-PSAT1 kan gelijktijdig met revascularisatie worden toegediend zonder de procedure significant complexer te maken", voegt Prof. Li Chen van Stanford toe.

Vooruitzichten voor klinische vertaling

1. Fase I: Evaluatie van de veiligheid en dosering van PSAT1-modRNA bij patiënten met acuut STEMI in de eerste 24–72 uur na revascularisatie.
2. Fase II/III: Vergelijking van AAV9-PSAT1 met controle voor verbetering van EF, littekenvermindering en heropnames.
3. Responsbiomarkers: plasma serine/glutathion niveaus, CM-MRI van infarctvolume, apoptosemarkers in biopten.

Conclusie

Deze studie demonstreert een nieuwe genmetabolisme-benadering voor hartregeneratie: tijdelijke activering van serinesynthese via PSAT1 stelt volwassen cardiomyocyten in staat om de celcyclus te hervatten, het capillaire netwerk uit te breiden en hun functie na een hartinfarct te herstellen. Gen- en modRNA-therapieën gericht op PSAT1 beloven het paradigma van de behandeling van acuut myocardinfarct te veranderen door littekenvorming te verminderen en het risico op hartfalen te verlagen.