京都大學醫學研究科木村剛教授、尾野亙副教授、井手裕也特聘助教及生命科學研究科的垣塚彰教授等組成的研究團隊，將該校開發的候選藥物KUS121（Kyoto University Substance 121）投與心梗模式小鼠後，確認心功能得到改善、梗塞面積減小。還發現，心臟組織中的三磷酸腺（ATP）恢復加速，內質網壓力（ER Stress）也減弱。此外，研究團隊還用更接近人類的心梗模式豬，向其冠狀動脈内注射KUS121後確認梗塞面積發生劑量依賴性減小（圖1）。
圖1：向豬心梗模型的冠狀動脈内注射KUS121，確認梗塞面積減小
急性心梗目前只有導管治療法（經皮冠狀動脈介入治療，PCI），而且無法完全消除梗塞。另外，也沒有能有效治療急性心梗的藥物。
VCP（Valosin-Containing Protein，含纈酪肽蛋白）是一類負責處理細胞内異常蛋白等的蛋白酶，具備ATPase（ATP水解酶）活性。京都大學開發的KUS121藥理即是隻降低VCP的ATPase活性。
相關研究成果已於2019年10月29日發布在國際學術期刊《JACC: Basic to Translational Science》的網路版上。
1．背景
目前，減小急性心梗的梗塞面積、改善預後的治療方法只有採用經皮冠狀動脈介入法（PCI）的早期再灌注治療，而且無法完全消除梗塞。能減小梗死面積的新療法備受期待，但始終未能出現。
KUS121選擇性地降低VCP的ATPase活性（圖2）。此前有報告顯示，KUS121可通過維持細胞内的ATP水平和減輕內質網壓力抑制細胞死亡。另有報告稱KUS121對活體也具有保護作用。此次以臨床應用為最終目標，探討KUS121對缺血性心臟病是否也有效。
圖2：KUS121的作用機制
2．研究方法與成果
該研究團隊此次通過細胞實驗調查了KUS121的心肌細胞保護效果。對大鼠心肌成肌細胞H9C2實施無葡萄糖培養，添加衣黴素及H2O2可誘導細胞死亡。依此模型，研究團隊確認KUS121可劑量依賴性抑制細胞死亡。這種抑制效果是通過維持細胞内的ATP水平和減輕ER壓力來實現的。另外，利用XF96細胞外流量分析儀對粒線體功能進行評估發現，衣黴素造成的粒線體功能下降通過施加KUS121得到了抑制。以上結果表明，KUS121可能通過維持ATP水平、減輕ER壓力和保持粒線體功能來抑制H9C2的細胞死亡。
接下來，為驗證KUS121對活體的保護效果，研究團隊對心梗（缺血再灌注）模式小鼠進行了投與實驗。再灌注施藥7天后的組織學評價顯示，與非施藥對照組相比，施藥組的梗塞面積明顯減少。另外，在利用心臟超音波進行評估時，再灌注後施藥組與非施藥組相比，心功能明顯獲得維持。
除此之外，研究團隊還驗證了KUS121在活體內是否也能通過維持細胞内的ATP水平和減輕ER壓力達到保護效果。為評估ER壓力，測量了再灌注1小時後心臟組織中的CHOP表達量。施用KUS121組的CHOP表達量明顯減少。
為評價缺血再灌注模型的ATP經時變化，研究團隊利用ATP視覺化小鼠——GO-ATeam2小鼠，實施了KUS121投與實驗。缺血造成ATP降低的對照組，在再灌注後依然很低。但施藥組在再灌注後，ATP得到迅速恢復（圖3）。
圖3：KUS121在缺血再灌注模型中維持了ATP
最後，研究團隊以臨床應用為目標，又在心梗（缺血再灌注）模式豬身上驗證了KUS121的保護效果。再灌注後立即向冠狀動脈内注射KUS121，在第7天評估梗塞面積。通過TTC-伊文思藍雙染法確認， KUS121的投與劑量與梗塞減小面積成正相關。
另外，利用延遲造影心臟MRI對梗塞面積評估也獲得了相同的結果（圖4）。綜上所述，KUS121有望開發成新的急性心梗療法。
圖4：利用MRI評估梗塞竈（照片為模式豬）
3．影響效果及未來展望
研究表明，發生心梗後的梗塞面積與預後息息相關。如果能減小發生心梗後的梗塞面積，不僅可以大幅改善患者的生活品質（QOL），還有望降低粗死亡率及減少心力耗竭的住院率。研究團隊計劃下步開發新的急性心梗治療藥並推向臨床。
＜論文資訊＞
題目：Cardio-protective effects of VCP modulator KUS121 in murine and porcine models of myocardial infarction.
發表期刊：《JACC: Basic to Translational Science》
文：JST客觀日本編輯部翻譯整理
