擴張型心肌病(DCM)是心力衰竭的主要原因,影響到250人中的1人。這種疾病的特點是心臟左心室增大。然後,伸展的心臟肌肉無法有效地泵血,這會導致心跳不規律,心臟瓣膜問題,最終導致心力衰竭。DCM作為心力衰竭的主要原因,是進行心臟移植的最常見的原因,只有在所有其他治療方案和生活方式的改變都失敗時,才能進行心臟移植。儘管多年來一直致力於提高移植後患者的存活率,但10年生存率仍然只有50%。
海德堡和史丹福大學歐洲分子生物學實驗室的Lars Steinmetz解釋說:「目前DCM的治療一般都是用治療心力衰竭的藥物來治療,其功能是降低心臟的壓力。在需要心臟移植之前,有針對性的治療方案將大大改善患者的健康狀況。」Lars Steinmetz來自海德堡和史丹福大學的歐洲分子生物學實驗室。「我們需要以個人化的醫學方法針對疾病起因的治療策略。」Steinmetz小組與史丹福大學MarkMercola的實驗室合作進行的這項新研究為這一致命疾病提供了新的見解,暗示了潛在的新治療可能性。
研究人員有一個獨特的機會來研究一個患有遺傳性DCM的家族,以了解他們疾病的原因。因為它是一種遺傳病,所以研究基因組,或完整的DNA和基因,可以提供引起這種疾病的突變的重要信息。通過對一個家族的研究,研究人員能夠在攜帶蛋白質製造指令的基因組區域中尋找差異,對於那些因診斷DCM而死亡、被診斷為DCM或不受DCM影響的家庭成員而言。這一比較使他們能夠在一種叫做RBM 20的蛋白質的基因中找到一個突變(P633L),該蛋白是導致疾病的原因。雖然之前還不知道這種突變,但已知RBM 20的改變會導致一種嚴重的遺傳性DCM,而這種遺傳常與終末期心力衰竭的早期發病有關。
Steinmetz解釋說:「當我們開始這個項目的時候,我們想要找出導致這個家族疾病的突變。」Steinmetz同時也是Steinmetz心臟病基金的創始人,這項研究的大部分資金都是由該基金提供的。Mercola實驗室的Francesca Briganti補充道:「當我們發現新的突變時,我們必須證明這確實是致病性突變--之前已經有30多個基因與該疾病相關。我們通過體外細胞模型證明突變會導致剪接和細胞收縮缺陷。」
研究人員將患者來源的細胞和基因組編輯的細胞結合使用.基因組編輯的過程涉及對細胞DNA進行特定的改變,將RBM 20突變(P633L)引入患者源性細胞,稱為誘導多能幹細胞源性心肌細胞(iPSC-CMS)。這使研究人員有機會了解突變是如何引起DCM的,並提出了一種潛在的治療方案。Steinmetz說:「我們很幸運。我們搜索了資料庫,找到了合適的化合物。從發現疾病基因到一夜之間找到潛在的解決方案,在EMBL的歐洲生物信息學研究所(European BioInformationInstitute)開放的資料庫中,很容易找到解決方案。」
研究小組確定了一種名為全反式維甲酸(ATRA)的化學物質是治療DCM的潛在藥物.ATRA調節RBM 20,並能部分修復改變細胞中的缺陷。ATRA是一種治療痤瘡和急性早幼粒細胞白血病的藥物。在這種情況下,Steinmetz認為,增加RBM 20的表達可能會克服這種蛋白表達不足的問題,這種蛋白在有一個功能和一個突變基因拷貝的患者身上可以看到。
「這是接近RBM 20缺陷DCM的一個很有希望的結果,」Steinmetz解釋說。「此外,我們在這項研究中所採用的一般方法和策略,可適用於其他一些主要疾病!」