Circulation：通过CRISPR-Cas9基因编辑消除CaMKIIδ的自磷酸化改善了心衰小鼠的存活率和心脏功能

研究背景：

心血管疾病是全球发病率和死亡率的主要原因，突出了需要新的治疗策略。心脏应激响应酶CaMKIIδ（Ca2+/钙调素依赖性蛋白激酶IIδ）的自磷酸化和随后的过度活化被视为多种心脏疾病的中心驱动因素。

研究方法：

为了开发一种全面的治疗心力衰竭的方法，我们使用CRISPR-Cas9腺嘌呤碱基编辑来消除CaMKIIδ的自磷酸化位点。我们在生殖细胞系中生成了携带CaMKIIδ磷酸抗性突变的小鼠，并将这些小鼠置于严重的横行主动脉缩窄模型中，这是一种心力衰竭模型。通过超声心动图、RNA测序、末端脱氧核苷酸转移酶dUTP尾标记染色以及标准组织学等方法，评估了心脏功能、转录变化、凋亡和纤维化。使用深度扩增子测序评估了对CaMKIIδ基因编辑的特异性。利用Fura-2负荷的心肌细胞进行表观荧光显微镜分析，分析了细胞Ca2+稳态。

研究结果：

在严重横行主动脉缩窄手术后的2周内，所有野生型小鼠中有65%死亡，幸存的小鼠显示出明显受损的心脏功能。相比之下，CaMKIIδ磷酸抗性基因编辑小鼠在严重横行主动脉缩窄后的死亡率仅为11%，并在此后显著改善了心脏功能。此外，CaMKIIδ磷酸抗性小鼠免受心衰相关的心脏基因表达异常变化、心肌凋亡和随后的纤维化的保护，而这些变化在严重横行主动脉缩窄后的野生型小鼠中观察到。基于编码CaMKIIδ自磷酸化位点的相同小鼠和人类基因组序列，我们采用相同的编辑策略修改了人类诱导多能干细胞中的这一致病位点。值得注意的是，我们检测到与其他CaMKII同工型相比，对CaMKIIδ进行编辑的特异性增加了2000多倍，这是一个重要的安全特性。尽管野生型心肌细胞在慢性β-肾上腺素应激后显示出受损的Ca2+瞬变和心律失常的频率增加，但CaMKIIδ编辑的心肌细胞免受这些不良反应的影响。

研究结论：

通过腺嘌呤碱基编辑消除CaMKIIδ自磷酸化可能为人类心脏疾病提供潜在的广泛治疗概念。

参考文献：

Lebek S, Caravia XM, Chemello F, Tan W, McAnally JR, Chen K, Xu L, Liu N, Bassel-Duby R, Olson EN. Elimination of CaMKIIδ Autophosphorylation by CRISPR-Cas9 Base Editing Improves Survival and Cardiac Function in Heart Failure in Mice. Circulation. 2023 Sep 15. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.123.065117. Epub ahead of print. PMID: 37712250.