小身材,大能量——小鼠模型助力肥厚性心肌病药物开发

科技   2024-11-14 17:34   江苏  


肥厚型心肌病(HCM)最常见的心肌病,患病率在1/200-1/500[1,2],其主要特征是心室壁增厚、心脏功能下降,引发进行性呼吸困难、心绞痛、心力衰竭、心房颤动和最可怕的心源性猝死。当前的治疗方法可以改善部分患者的症状,但它们并没有解决潜在的疾病病理生理学问题。这种未满足的临床需求迫切需要新的治疗手段可以从病理机制层面改善心肌细胞的舒张缺陷功能从而治疗HCM。
HCM同样是最常见的遗传性心脏病,大约55%的HCM与基因突变相关,其中最常见的突变均发生在肌节蛋白和相关肌丝蛋白基因中。Mybpc3和Myh7是HCM中突变率最高的两个蛋白,两者突变率之和几乎占比70%因基因突变导致的HCM[3,4]。着眼于肌节蛋白新型治疗方法为治愈HCM带来了新的希望。

图1 不同心脏病类型及占比

Trends Mol Med . 2019 Sep;25(9):775-790.

集萃药康设计构建了Mybpc3基因敲除和Myh6 R404Q点突变小鼠,力图模拟人类HCM的发病机制从而帮助药物临床前研发向临床的转化。

Mybpc3 KO偏心性肥厚性心肌病模型


Mybpc3的功能缺失或表达不足常见于人类HCM。Mybpc3敲除模拟了人类Mybpc3的功能缺失。Mybpc3 KO小鼠在青春期前就表现出了偏心性肥厚性心肌病的特征。心动超声显示,Mybpc3 KO小鼠心脏左心室扩张,厚度增加,收缩功能显著下降。

2 左图为心动超声B模式图像;

右图为M模式心动超声指标。



心电图监测发现,Mybpc3敲除致心律失常,有心室电位传导阻滞,如Long - QT、Q波振幅增加、ST波抬高等特点。

图3 Mybpc3小鼠ECG表现出ST波抬高的表型。

Myh6 R404Q 向心性肥厚性心肌病模型


Myh7 R403Q常见于人类HCM,该突变减弱了Myh6Mybpc3的亲和能力[5]。为模拟临床Myh7 R403Q突变形式,鼠源Myh6404位氨基酸位点将精氨酸被突变为谷氨酰胺,因为Myh6在小鼠心脏与人源Myh7功能相似且氨基酸序列位高度同源。

图4 人类Myh7和小鼠Myh6 突变位点周围氨基酸序列;

人类R403突变后显著降低Myh7和Mybpc3 C末端的亲和能力。

Sci Adv. 2020 Apr; 6(14): eaax0069.

Myh6 R404Q杂合小鼠表现向心性肥厚性心肌病表型。心动超声显示,Myh6 R404Q小鼠心脏左心室容积缩小,厚度增加,收缩功能轻微上升但是心脏输出量下降。

5 左图为心动超声B模式图像;

右图为M模式心动超声指标。

  病理学分析显示,Myh6 R404Q的部分心肌细胞表现出紊乱的肌结结构,心肌细胞显著性肥大,并伴随着心肌疤痕组织的出现。





6 左图为HE染色;右图为Masson染色。

Mavacamten/MYK-461单次给药后能够显著地降低Myh6 R404Q心脏的短轴收缩率(FS),调节心肌的收缩功能。说明Myh6 R404Q模型可以很好地响应Myosin inhibitor药物。

7 MYK-461给药后检测左室短轴收缩率。

综上,集萃药康根据HCM的临床特点,靶向两个HCM突变率最高的肌节蛋白基因,构建了两种表型的肥厚性心肌病模型。这些模型模拟了不同人类HCM的特点,具备助力药物临床前研发向临床的转化的潜力。


参考文献
1.Semsarian C, Ingles J, Maron MS, et al. New perspectives on the prevalence of hypertrophic cardiomyopathy. J Am Coll Cardiol 2015;65:1249-54. 10.1016/j.jacc.2015.01.019

2.Maron BJ, Gardin JM, Flack JM, et al. Prevalence of hypertrophic cardiomyopathy in a general population of young adults. Echocardiographic analysis of 4111 subjects in the CARDIA Study. Coronary Artery Risk Development in (Young) Adults. Circulation 1995;92:785-9.

3.Luis R Lopes, Carolyn Y Ho et al. Genetics of hypertrophic cardiomyopathy: established and emerging implications for clinical practice. Eur Heart J. 2024;45(30):2727.

4.Julie Hathaway, Krista Heliö et al. Diagnostic yield of genetic testing in a heterogeneous cohort of 1376 HCM patients. BMC Cardiovasc Disord . 2021 Mar 5;21(1):126.

5.Saswata S Sarkar, Darshan V Trivedi et al. The hypertrophic cardiomyopathy mutations R403Q and R663H increase the number of myosin heads available to interact with actin. Sci Adv. 2020 Apr 3;6(14):eaax0069.

关于集萃药康



江苏集萃药康生物科技股份有限公司(GemPharmatech Co., Ltd,股票代码:688046)创立于2017年,是一家专业从事实验动物小鼠模型的研发、生产、销售及相关技术服务的高新技术企业,系亚洲小鼠突变和资源联盟企业成员以及科技部认定的国家遗传工程小鼠资源库共建单位。
公司基于实验动物创制策略与基因工程遗传修饰技术,为客户提供具有自主知识产权的商品化小鼠模型,同时开展模型定制、定制繁育、功能药效分析等一站式服务,满足客户在基因功能认知、疾病机理解析、药物靶点发现、药效筛选验证等基础研究和新药开发领域的实验动物小鼠模型相关需求。



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集萃药康是一家专业从事人源化模型与药物筛选技术研发的高科技生物技术企业,具有领先的疾病模型研发创制能力和基因工程改造小鼠模型创制中心,旨在为全球的合作伙伴提供模型创制、饲养繁育、小鼠销售、表型分析、功能药效等一站式服务。
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