肥厚性心肌病 (HCM) 是最常见的遗传性心血管疾病,通常会导致心脏重塑,并增加心脏骤停 (SCA) 和死亡的发生率,尤其是在青少年和年轻人中。在 HCM 患者中发现的数千种不同变异中,TNNT2(心脏肌钙蛋白 T — TNNT2)的变异与室性心律失常和猝死风险增加有关,尽管它几乎不会引起心脏肥大。因此,研究 TNNT2 变异对心脏心律失常倾向的影响可以为在心脏骤停发生之前对易感患者的 HCM 进行表征铺平道路。在本研究中,在人类心脏重组/重建细丝 (hcRTF) 中生成了 TNNT2 变异 I79N,以研究该突变对肌丝 Ca 2+ 敏感性和 Ca 2+
心肌病具有尚未解决的基因型-表型关系,并且缺乏针对疾病的治疗方法。我们在此提供了一个框架,以确定基因型特异性的发病机制和治疗靶点,以加速精准医疗的发展。我们使用人类心脏机电计算机建模和模拟,并通过实验性 hiPSC-CM 数据和建模结合临床生物标志物对其进行验证。我们选择肥厚性心肌病作为这种方法的挑战,并研究导致心脏肌节粗丝(MYH7 R403Q/+)和细丝(TNNT2 R92Q/+、TNNI3 R21C/+)蛋白质突变的基因变异。使用计算机模拟技术,我们表明,在 hiPSC-CM 中观察到的肌球蛋白超松弛不稳定会导致携带 MYH7 R403Q/+ 变体的虚拟细胞和心室患病,而细丝活化的次要影响对于导致细胞松弛减慢和心室舒张功能不全是必不可少的。计算机模拟建模表明,Mavacamten 可纠正 MYH7 R403Q/+ 表型,这与 hiPSC-CM 实验一致。我们的计算机模拟模型预测,细丝变体 TNNT2 R92Q/+ 和 TNNI3 R21C/+ 显示钙调节改变作为中枢病理机制,而 Mavacamten 无法完全挽救这种机制,我们在 TNNT2 R92Q/+ 和 TNNI3 R21C/+ hiPSC-CM 中证实了这一点。我们定义了一种新型细丝靶向化合物的理想特性,并通过计算机模拟展示了其功效。我们证明,基于人类的混合 hiPSC-CM 和计算机模拟研究加速了病理机制的发现和分类测试,改善了遗传变异的临床解释,并指导了合理的治疗针对和设计。
心肌病具有尚未解决的基因型-表型关系,并且缺乏针对疾病的治疗方法。我们在此提供了一个框架,以确定基因型特异性的发病机制和治疗靶点,以加速精准医疗的发展。我们使用人类心脏机电计算机建模和模拟,并通过实验性 hiPSC-CM 数据和建模结合临床生物标志物对其进行验证。我们选择肥厚性心肌病作为这种方法的挑战,并研究导致心脏肌节粗丝(MYH7 R403Q/+)和细丝(TNNT2 R92Q/+、TNNI3 R21C/+)蛋白质突变的基因变异。使用计算机模拟技术,我们表明,在 hiPSC-CM 中观察到的肌球蛋白超松弛不稳定会导致携带 MYH7 R403Q/+ 变体的虚拟细胞和心室患病,而细丝活化的次要影响对于导致细胞松弛减慢和心室舒张功能不全是必不可少的。计算机模拟建模表明,Mavacamten 可纠正 MYH7 R403Q/+ 表型,这与 hiPSC-CM 实验一致。我们的计算机模拟模型预测,细丝变体 TNNT2 R92Q/+ 和 TNNI3 R21C/+ 显示钙调节改变作为中枢病理机制,而 Mavacamten 无法完全挽救这种机制,我们在 TNNT2 R92Q/+ 和 TNNI3 R21C/+ hiPSC-CM 中证实了这一点。我们定义了一种新型细丝靶向化合物的理想特性,并通过计算机模拟展示了其功效。我们证明,基于人类的混合 hiPSC-CM 和计算机模拟研究加速了病理机制的发现和分类测试,改善了遗传变异的临床解释,并指导了合理的治疗针对和设计。
组织工程心脏斑块作为心肌梗塞(MI)具有巨大潜力。然而,为了成功地与包含斑块的细胞的天然组织和适当的功能整合,对于这些斑块来说,模仿天然细胞外基质的有序结构和人类心脏的电导性至关重要。在这项研究中,一种可以为人类诱导的多能干细胞衍生的心肌细胞(ICM)提供导电和地形线索的新复合构建体是为心脏组织工程应用开发的。通过使用气溶胶喷气式喷气式飞机在聚乙二醇(PEG)水凝胶上,在细胞水平的分辨率上,通过在聚乙二醇(PEG)水凝胶上进行预设计的模式,在预设计的图案上以3D打印导电钛(Ti 3 c 2 t x)Mxene制造结构,然后与ICMS播种,并在一周内培养一周的cytoxoxitigity。这项工作中提出的结果说明了3D打印Ti 3 C 2 t X MXENE在对齐ICM上的重要作用,而MYH7,SERCA2和TNNT2表达式显着增加,并且具有改善的同步节拍,并进行了传导速度。这项研究表明,3D印刷Ti 3 C 2 t X MXENE可能可用于创建与MI治疗的生理相关的心脏斑块。
转录因子 (TF) 介导的基因调控通常在致癌过程中被破坏。TF 结合位点的 DNA 甲基化状态可能决定相应基因的转录活性。研究表明,芪类多酚,如紫檀芪 (PTS),可通过重塑 DNA 甲基化和基因表达发挥抗癌作用。然而,这些影响背后的机制仍不清楚。本文探讨了 PTS 处理的 MCF10CA1a 侵袭性乳腺癌细胞中致癌 TF OCT1 结合与从头 DNA 甲基转移酶 DNMT3B 结合之间的动态关系。使用染色质免疫沉淀 (ChIP) 和下一代测序,我们确定了 47 个基因调控区,这些区域在 PTS 作用下 OCT1 结合减少,DNMT3B 结合丰富。大多数这些基因被发现具有致癌功能。我们选择了三个候选基因 PRKCA、TNNT2 和 DANT2,以进一步研究机制,同时考虑 PRKCA
结果:在 6045 名患者和 1159 种独特的肌节基因变异中,发现了 12 种 LowSV。LowSV 在一般人群中很常见(1:350),在 HCM 中适度富集(总比值比,14.9 [95% CI,12.5–17.9])。单独的 LowSV 与 HCM 诊断年龄较大和不良事件较少有关。然而,LowSV 与致病性肌节变异相结合会导致更高的发病率(例如,综合不良事件风险比,5.4 [95% CI,3.0–9.8] 对比单一致病性肌节变异,2.0 [95% CI,1.8–2.2];P <0.001)。已验证 2 个特定 LowSV 的中等功能影响——MYBPC3 c.442G>A(部分剪接增益)和 TNNT2 c.832C>T(对收缩力学的中等影响)。对普通人群的心脏磁共振成像分析显示,12 个 LowSV 中有 5 个与 HCM 邻近特征显着相关,但无明显 HCM。
RING1和YY1结合蛋白(RYBP)主要被称为抑制器,是非典型的PolyComb抑制性复合物1(NCPRC1S)的核心成分。然而,还描述了RYBP的几种NCPRC1独立函数。我们先前报道说,RYBP是小鼠胚胎发育的本质,Rybp null突变体胚胎干细胞不能在体外形成收缩的心肌细胞(CMC)。我们还表明,在rybp -null突变CMC中未表达plagl1,通常在先天性心脏病(CHD)中突变的心脏转录因子。然而,未揭示RYBP如何调节PLAGL1表达的基本机制。在这里,我们证明了RYBP与NKX2-5合作以转录激活Plagl1基因的P1和P3启动子,并且这种激活是NCPRC1无关的。我们还表明,驻留在PLAGL1基因座中的两个非编码RNA也可以调节plagl1启动子。最后,PLAGL1能够激活TNNT2,这是转染HEK293细胞中CMC的收缩力很重要的基因。我们的研究表明,RYBP对plagl1的激活对于肌节开发和收缩力很重要,并表明RYBP通过其调节功能可能有助于CHD的发展。
摘要:甲基parathion(MP)已被广泛用作食品保存和害虫管理的有机磷农药,导致其在水生环境中的积累。,MP对非目标物种的早期发育毒性,尤其是水生脊椎动物,尚未得到彻底研究。 在这项研究中,用2.5、5或10 mg/l的MP溶液处理斑马鱼胚胎,直到施肥后72小时(HPF)。 结果表明,MP暴露降低了斑马鱼胚胎的自发运动,孵化和存活率,并降低了诱导的降低异常异常,例如身体长度缩短,蛋黄水肿和脊柱曲率。 值得注意的是,发现MP会诱导心脏异常,包括心包水肿和心率降低。 暴露于MP会导致活性氧(ROS)的积累,超氧化物歧化酶(SOD)活性降低,过氧化氢酶(CAT)活性增加,丙二醛(MDA)水平升高,并导致Zebrafifififiahyde(MDA)水平并引起心脏凋亡。 此外,MP影响了与心脏发育相关基因的转录(VMHC,SOX9B,NPPA,TNNT2,BMP2B,BMP4)和与凋亡相关的基因(P53,BAX,BCL2)。 astaxanthin可以通过下调氧化应激来挽救MP诱导的心脏发育缺陷。 这些发现表明MP诱导心脏发育毒性,并提供了MP对水生生物的毒性的其他证据。,MP对非目标物种的早期发育毒性,尤其是水生脊椎动物,尚未得到彻底研究。在这项研究中,用2.5、5或10 mg/l的MP溶液处理斑马鱼胚胎,直到施肥后72小时(HPF)。结果表明,MP暴露降低了斑马鱼胚胎的自发运动,孵化和存活率,并降低了诱导的降低异常异常,例如身体长度缩短,蛋黄水肿和脊柱曲率。值得注意的是,发现MP会诱导心脏异常,包括心包水肿和心率降低。暴露于MP会导致活性氧(ROS)的积累,超氧化物歧化酶(SOD)活性降低,过氧化氢酶(CAT)活性增加,丙二醛(MDA)水平升高,并导致Zebrafifififiahyde(MDA)水平并引起心脏凋亡。此外,MP影响了与心脏发育相关基因的转录(VMHC,SOX9B,NPPA,TNNT2,BMP2B,BMP4)和与凋亡相关的基因(P53,BAX,BCL2)。astaxanthin可以通过下调氧化应激来挽救MP诱导的心脏发育缺陷。这些发现表明MP诱导心脏发育毒性,并提供了MP对水生生物的毒性的其他证据。
背景和目标:基因表达,形态和电生理组合对于评估人类诱导的多能干细胞衍生的心房和心室样性心肌细胞(IPS-AM和IPS-AM和IPS-VM)的动态发展至关重要。方法:对于IPS-AM/VM分化,我们对视黄酸和骨形态发生蛋白信号通路进行了基于小分子的时间调节。我们使用免疫荧光,实时聚合酶链反应,流式细胞仪和透射电子显微镜以及注册的电生理逻辑函数在第20、30天和60天后进行了注册的电生理逻辑函数研究了基因表达和形态。结果:泛胞肌细胞标记物,包括肌钙蛋白T2(TNNT2)和α-Actinin-2(ACTN2),在IPS-AMS和IPS-VMS中的表达都在增加。Similarly, the mRNA expression of both iPS-AM-specific markers, ie, natriuretic peptide A ( NPPA ), myosin light chain 7 ( MYL7 ), and K+ channel Kir3.4 ( KCNJ5 ), and iPS-VM-specific markers, ie, gap junction α-1 ( GJA1 ), myosin light chain 2 ( MYL2 ), and电压依赖性L型钙通道(CACNA1C)的α-1亚基从0增加到20天,然后从30天减少到60天。关于形态学,心脏肌钙蛋白-T(CTNT)的排列逐渐组织起来,并从IPS-AMS和IPS-VMS中的有组织的肌动物模式逐渐组织起来。线粒体数逐渐增加,而在动态发育过程中,脂质液滴的数量也降低。关于生理功能,在两种细胞类型中,静息和动作电位幅度在统计上保持统计漠不关,并且在发育过程中延长了动作电位持续时间。结论:IPS-AMS/VM显示了有关其基因表达,形态和电生理功能的动态发展。这项研究的发现可以为心脏发展提供新的见解,并鼓励进一步的研究。关键字:心肌细胞,诱导多能干细胞,动态发育,基因表达,形态,动作电位
转基因株系采用第二代 CRISPRa 系统,该系统携带与异源三聚体 VPR 反式激活因子融合的核酸酶缺陷型 dCas9,该异源三聚体 VPR 反式激活因子由 VP64、p65 和 RTA 结构域组成。该系统可用于解释任何所需细胞类型的内源性调控机制。使用基于 CRISPR/Cas9 的基因组编辑方法,我们以 AAVS1 人类基因组位点为目标,分别引入先前描述的 dCas9VPR-tdTomato(Schoger 等人,2020 年)和嘌呤霉素盒,这些盒受 CAG 和 EF1a 启动子的控制(图 1 A)。采用优化的核转染方案转染 LhiPSC-GR1.1 细胞。转染后,选择具有 tdTomato 表达的细胞并通过 PCR 进行基因分型(图 1B,引物结合如图 1A 所示,黑色引物仅扩增野生型 (WT) 片段;绿色引物扩增插入的构建体)。随后,扩增、分析和冷冻保存两个阳性克隆(#2 和 #3)。DNA 测序数据证实了 AAVS1 基因座中的正确和纯合敲入转基因整合(图 1C,显示为克隆#2)。PCR 结果显示,在筛选的 15 个克隆中,11 个克隆含有纯合插入(命名为 CRISPRa 细胞),1 个克隆是杂合的,3 个克隆不含有插入而是含有 WT 完整基因座(用作对照细胞)(数据未显示)。通过分析 PCR 和测序预测的前五个脱靶位点进行脱靶分析;在这些位点中均未发现任何编辑事件。对照电穿孔和非电穿孔 (参考) 系用于比较 (补充图 1A)。所有系的支原体检测均为阴性。通过基于 SNP 的核型分析和标准 G 带证明了 CRISPRa 克隆 #2 和 #3 以及对照细胞的基因组完整性。未检测到数值或结构异常的证据 (图 1D)。与核转染 (图 1Ei) 和非核转染对照相比,细胞生长和形态正常。与对照 hiPSC 相比,CRISPRa 中的 dCas9 和 tdTomato 表达证实了转基因表达,如 Western blot (补充图 1B,显示克隆 #2 和 #3) 和共聚焦显微镜 (图 1Eii,显示克隆 #2,n = 3 个不同传代) 所示。通过免疫荧光分析干性标记 OCT4 的表达(图 1 Eiii)和流式细胞术分析(显示 94.2% OCT4 和 99.9% TRA1-60 阳性细胞(图 1 Eiv)(显示克隆 #2))来评估多能性。通过在 CRISPRa 和对照系中形成胚状体 (EB) 和定向分化来测试向所有三个胚层的自发分化能力。免疫荧光分析证实了 AFP、β-III-Tu bulin 和 α-平滑肌肌动蛋白 (ACTA2) 的表达,进一步支持内胚层、外胚层和中胚层的命运(图 1 F,显示克隆 #2 和 #3)。转录水平分析表明配对盒 3 ( PAX3 ) 和微管相关蛋白 2 ( MAP2 ) 的表达表明外胚层分化;T-box 转录因子 T ( TBXT ) 表明中胚层命运,而 α-Feto-Protein ( AFP ) 表明内胚层分化(补充图 1 C,显示克隆 #2 和 #3)。我们研究了 CRISPRa 系用于研究通过定向 2D 分化产生的心肌细胞的适用性,这种分化产生了自发跳动的细胞(视频作为补充材料提供),具有强大的 α-辅肌动蛋白 2 (ACTN2) 和心脏肌钙蛋白 T (TNNT2) 心脏标志物表达((补充图 1D,显示为克隆#2)。最后,我们通过确定与心脏肥大和代谢稳态有关的 KLF15 表达的诱导来测试 CRISPRa 系的功能。我们发现,与转染了非靶向 gRNA 的各自亲本系相比,设计用于结合 KLF15 转录起始位点 (TSS) 的 44 bp 5'-上游序列的单个指导 RNA 能够显着增强 CRISPRa 系(克隆#2 和#3)中 KLF15 的转录。对照细胞没有显示独立于转染的 gRNA 的活化(图 1G)。总之,使用完全表征的 hiPSC 系,我们生成了具有纯合靶向插入、正常核型和多能性的人类 CRISPRa 系,并显示出其激活
