Science刊发程柯团队重磅成果：单次肌注saRNA，持续4周守护心梗后的心脏

杂志名称：Science

影响因子：45.8

文章题目：Single intramuscular injection of self-amplifying RNA of Nppa to treat myocardial infarction

第一作者：张凯悦博士

通讯作者：程柯教授

作者单位：哥伦比亚大学

本实验所用产品：RayBio GSP-CYT-5（检测猪样本中10个细胞因子）

1、心肌梗死后新生儿心脏中pro-ANP高表达并促进修复

为验证Nppa在再生与非再生心脏中的差异表达，研究团队建立了新生和成年小鼠MI模型。新生MI小鼠qPCR、免疫荧光染色结果显示Nppa，pro-ANP蛋白均上调，敲低新生MI Nppa后MI表型加剧表明Nppa是新生儿心脏再生所必需，而成年心脏内源性Nppa诱导不足。

2、肌肉注射saNppa-LNP实现持续pro-ANP产生并激活心脏ANP信号

研究团队构建了saNppa RNA并筛选出SM-102 LNP作为最优递送载体，saFluc报告RNA比较不同给药途径，发现肌肉注射（IM）产生最强且持续的表达信号，且表达局限于注射局部，未见主要脏器泄漏（图2B–D）。体外和体内实验均证实saNppa可高效表达并分泌pro-ANP（图2E）。IM注射saNppa-LNP后，血清pro-ANP水平升高，心脏组织中cGMP水平显著上升，而肺、肾等器官未见明显变化（图2I–J），表明pro-ANP在心脏中被corin特异性剪切并激活ANP/NPR1信号通路。

3、单次IM注射saNppa-LNP促进急性MI小鼠心脏修复

在LAD结扎诱导的急性MI小鼠模型中，0.25 mg/kg saNppa-LNP单次IM注射显著改善LVEF，恢复左室前侧壁厚度，左室扩张减少（图3D–F）。心肌纵向应变（GLS）明显改善（图3G）。Masson染色证实梗死面积和纤维化程度显著降低（图3H–I）。血清pro-ANP动态监测表明，saNppa-LNP组在注射后3天达峰值，随后逐渐回落，而对照组因持续损伤维持较高内源性pro-ANP水平（图3C），体重短暂下降与ANP的利尿利钠效应一致。

4、saNppa-LNP通过重塑Npr1+细胞旁分泌谱促进心肌再生并抑制纤维化

为解析机制，MI后第7天左室组织进行单细胞核转录组测序（snRNA-seq），Npr1表达主要富集于内皮谱系细胞和心外膜细胞（图4E）；saNppa-LNP治疗后，Npr1+细胞中cGMP-PKG信号通路显著富集（图4H），且Notch、Myc、mTORC和血管生成等再生相关通路被激活，而IL-6、缺氧、炎症等应激信号受抑制。免疫荧光结果分析表明saNppa-LNP组心肌细胞增殖能力增强，Postn+成纤维细胞在saNppa-LNP治疗后显著减少，ECM沉积更疏松有序（图4K）。

5、单次IM注射saNppa-LNP在猪I/R模型中保护心功能

为了评估 saNppa-LNPs 的临床应用潜力，利用Yorkshire猪I/R模型（90 min球囊闭塞+再灌注），单次IM注射后，血清ANP水平升高（图5C），RayBio多因子检测分析显示TGF–β, IL-6, IFNγ 等因子有轻微增加，结合超声、宏观形态学观察、血液化验、马松三色染色和H&E 染色综合评估saNppa-LNPs可防止了心脏纤维化且具有长期的全身安全性，存在临床转化潜在的前景。