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心筋球由来細胞の内在性活性化は心筋修復を促進する
Intrinsic activation of cardiosphere-derived cells enhances myocardial repair.
PMID: 32682583 DOI: 10.1016/j.jtcvs.2020.05.040.
抄録
目的:
心筋梗塞後の心筋細胞の恒久的な喪失は、心機能に不可逆的な損傷をもたらす。本研究では、CRISPR/dCas9を用いた転写活性化システムを用いて、心筋特異的分化因子（Gata4、Mef2c、Nkx2-5、Hand2、Tnnt2）を内在的に活性化させることで、心筋細胞の大集団へと発達させるための心筋効率を高めることを目的としている。
OBJECTIVE: Permanent loss of cardiomyocytes after myocardial infarction results in irreversible damage to cardiac function. The present study aims to enhance the cardiomyogenic efficiency of cardiosphere-derived cells (CDCs) to develop into large populations of cardiomyocytes by intrinsic activation of cardio-specific differentiation factors (Gata4, Mef2c, Nkx2-5, Hand2, and Tnnt2) by a CRISPR/dCas9 assisted transcriptional enhancement system.
方法:
CRISPR/dCas9システムと転写活性化剤VP64（CRISPR-dCas9-VP64）を融合させたCRISPR/dCas9システムを用いて、標的遺伝子の転写活性化に関与する内因性調節領域（エンハンサーとプロモーター）の特定の配列を同定するために、網羅的なスクリーニングを行った。急性心筋梗塞のラットモデルでは、転写活性化の有無にかかわらず、CDCの再生可能性と機能的利益を比較した。
METHODS: Exhaustive screening was performed to identify the specific sequences in endogenous regulatory regions (enhancers and promoters) responsible for transcriptional activation of the target genes, via a CRISPR/dCas9 system fused with transcriptional activator VP64 (CRISPR-dCas9-VP64). In a rat model of acute myocardial infarction, we compared the regenerative potential and functional benefits of CDCs with or without transcriptional activation.
結果:
エンハンサーおよびプロモーターを標的とした特異的CRISPR RNAのパネルを同定し、Gata4、Hand2およびTnnt2の分化因子の有意に高い発現を示した。転写活性化剤VP64を添加したCDC群（VP64を添加したCDC）は、左室駆出率（61.9％ vs 転写活性化剤を添加していないCDC群52.5％、対照群44.1％）の有意な改善を示し、心臓の瘢痕面積の減少を示した。
RESULTS: We identified a panel of specific CRISPR RNA targeting the enhancers and promoters, which demonstrated significantly higher expression of differentiation factors of Gata4, Hand2, and Tnnt2. The group of CDCs with transcriptional activator VP64 (CDC with VP64) showed significant improvement in the left ventricular ejection fraction (61.9% vs 52.5% and 44.1% in the CDC without transcriptional activation group and control) and decreased scar area in the heart.
結論:
我々は、CRISPR/dCas9遺伝子転写システムを介して、心臓特異的分化因子の内在的な活性化に関与する内因性調節領域を同定した。CRISPR/dCas9システムは、幹細胞内のTnnt2遺伝子活性化を効率的かつ効果的に制御する手段を提供する可能性がある。その後、このシステムは、移植されたCDCの虚血性心筋内での分化能を向上させ、虚血性心疾患患者の治療成績を向上させるために使用することができる。
CONCLUSIONS: We have identified endogenous regulatory regions responsible for an intrinsic activation of cardio-specific differentiation factors assisted via a CRISPR/dCas9 gene transcriptional system. The CRISPR/dCas9 system may provide an efficient and effective means of regulating Tnnt2 gene activation within stem cells. Subsequently, this system can be used to enhance transplanted CDCs differentiation potential within ischemic myocardia to better therapeutic outcomes of patients with ischemic heart disease.
Published by Elsevier Inc.