心肌组织中的肌纤维与闰盘显微图像。
心肌组织中的肌纤维与闰盘显微图像。(来源:Berkshire Community College Bioscience Image Library,Wikimedia Commons,CC0 1.0)(Berkshire Community College Bioscience Image Library / Wikimedia Commons;CC0 1.0)

转录特征用于寻找已有药物

肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy,HCM)可伴随心律失常。美国与西班牙团队在 Circulation: Genomic and Precision Medicine 发表原始研究通信,用携带 TPM1 疾病相关变异的人诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSC)来源心肌细胞模型,寻找可能改善心律失常表型的已有药物。

团队比较两对同基因背景模型的转录特征,获得 791 个共同差异表达基因,再与细胞特征整合数据库(Library of Integrated Network-Based Cellular Signatures,LINCS)L1000 的药物扰动表达数据比对。筛选思路是寻找表达变化方向与疾病模型相反的药物。

分析把降糖药恩格列净(empagliflozin)列为候选:其表达特征与模型中上调、下调的两组基因分别呈相反方向。这一步为后续实验确定候选,是否改善细胞功能仍需直接观察。

细胞电活动记录核对抗心律失常效应

研究在两组突变心肌模型中分别比较恩格列净与溶剂对照。7 天处理后,膜片钳检测显示,恩格列净组的心律失常事件较溶剂组减少。图注列出的事件包括延迟后除极、触发活动和早期后除极。

表达检测也显示,恩格列净使部分预测基因的表达变化逆转,相关分析来自 4 次独立实验。研究由此将计算候选与细胞电活动、表达反应联系起来。

模型保留心律失常表型,但疾病表现仍不完整

作者指出,这些 HCM 心肌细胞重现了促心律失常倾向,却没有表现出肌节紊乱或细胞肥大等其他疾病特征。因此,药物结果主要回答该模型中的电活动问题。

作者把恩格列净作为可能适合继续研究的个体化抗心律失常候选。

来源与延伸阅读

  1. Empagliflozin Attenuates Arrhythmias in an iPSC-Based Model of Hypertrophic Cardiomyopathy. Circulation: Genomic and Precision Medicine. 2024. doi:10.1161/circgen.123.004526 ↗