※當心肌細胞不能以一致、有條理的方式傳輸電訊號來輸送血液時，就會發生心律不整。左邊的畫面顯示心律不整細胞處於心跳過快的混亂狀態，而右邊的畫面顯示用新的基因療法治療的細胞表現正常，因為它們更難被跳脫應該遵循的心臟跳動活動。(圖片來源：Duke University)

當心肌細胞不能正確傳輸協調心臟血液輸送的電信號時，就會出現心律問題。 現在，杜克大學的科學家已經設計出一種有希望的方法，透過基因療法恢復心臟的正常電傳導。

這種新方法使用了一種腺病毒（AAV）來傳遞編碼鈉離子通道的工程細菌基因，而鈉離子通道負責傳輸細胞中的電荷。 在細胞培養物和電腦模型中的測試顯示，這種療法可以改善人類心臟組織的電傳導，以防止異常的心跳。 這些結果已發表在《Nature Communications》上。

杜克大學團隊提及，微生物衍生的基因療法因此代表了一種激發心臟組織並有可能治療心律失常的可能方式。 該團隊說，細菌鈉離子通道的多樣性也為科學家提供了一個工具，以最終為人類設計一種適當的治療方法。

該研究的資深作者Nenad Bursac博士表示："我們能夠改善心肌細胞啟動和傳播電活動的程度，這是用藥物或其他工具難以完成的。  我們用在小鼠心肌細胞中傳遞基因的方法先前已被證明可以持續很長時間，這意味著它可以有效地幫助心臟有規律地跳動。"

心臟細胞表面的電壓門控鈉離子通道對心臟跳動的指令至關重要。 某些心臟疾病可能會改變蛋白質通道，或破壞流經它們的鈉電流訊號，而導致不規則的心跳。 透過基因療法表現功能性通道有可能補救這一問題，但哺乳動物通道的基因太大，無法裝入現有的AAV輸送工具。

類似鈉離子通道的細菌基因在病毒載體中要小得多。 杜克大學團隊的先前曾表明，這些細菌基因可以被修改，以表現可以在人類細胞中變得有電的通道。

這一次，研究人員進一步完善了工程化通道基因，以探索其治療潛力。 他們優化了遺傳密碼，並將其與限制心肌細胞產生通道的啟動子（promoter）相結合。

在實驗室培養皿中，透過 AAV 傳遞的基因在人類心肌細胞中穩定表現，而不會影響其他通道基因的表現。該療法導致更高的傳導速度並減少電波中斷的發生率。

該團隊還建立了運算模型，以更好地理解基因療法對人類心臟組織的影響。 研究人員發現，在一種受刺激的疾病狀態下，修改後的離子通道的表現將心臟電活動回到健康水準。 在另一個名為布魯蓋達症候群（Brugada syndrome）的罕見遺傳性心律失常的模型中，該療法也使心電圖上顯示的心電活動正常化。

作為概念的證明，研究人員已在活體小鼠身上測試了這種療法。 這種方法並沒有對健康的心臟產生不利影響，有改善細胞興奮性的小跡象。 研究人員指出，小鼠並不是評估療效的最佳動物模型，因為它們的心臟與人類的非常不同。

離子通道在維持心律方面發揮的重要作用使它們成為開發治療方法的潛在目標。 加拿大生技公司LQT Therapeutics最近募集了1900萬美元，用於研究SGK1的抑製劑，SGK1調節各種離子運輸蛋白，以解決心律不整問題。

杜克大學的研究人員說，目前的研究顯示，細菌基因治療方法也可用於由電傳導問題引起的各種心臟疾病。 該團隊還確定了不同的細菌鈉離子通道基因，在早期測試中似乎效果更好。

（來源：FierceBiotech 生策中心編譯）