应用房颤特异性iPSC研究KCNQ1基因S140G 突变的发病机制

房颤是临床上最常见的心律失常。我们对房颤家系的遗传筛查发现了KCNQ1基因S140G突变。体外实验表明，KCNQl错义突变导致钾离子通道门控特性明显改变，电压依赖性和时间依赖性消失，电流明显放大，产生"功能获得"改变。但缺乏模拟疾病进程的有效房颤模型影响深入研究。诱导性多能干细胞（iPSC）技术为解决这一难题提供了契机。本研究拟使用慢病毒和PB转座子将4因子（Oct4/Sox2/Klf4/c-Myc）导入KCNQ1基因S140G 突变房颤患者的外周血和皮肤成纤维细胞，建立房颤特异性iPSC，在体外诱导分化为心肌细胞，通过与正常人心肌细胞比较KCNQ1在分布、电生理等方面的差异，阐明KCNQ1基因S140G 突变是如何导致房颤的发生，同时尝试钾通道阻断剂进行干预，为筛选预防或治疗此类房颤的药物提供一些新思路和实验依据。

本项目拟通过房颤病人特异的诱导多能干细胞来研究房颤的发病机制。但是，在取病人样本时，病人表示不愿意参加此次研究活动，导致此项工作无法进行下去。经过向基金委报告，征得基金委同意后，调整了研究方向，进行了关于核孔蛋白调控心肌细胞酸碱平衡和miR-25调控心肌氧化应激损伤的研究。.. 钠氢交换体1（NHE1）是目前已知的NHE家族中9个亚型中唯一表达在心肌细胞的成员，参与多种心脏病理过程，但是它的调节目前还不明确。核孔复合体（NPC）是核膜上由多种核孔蛋白（NUP，约30个）组成的大型蛋白复合物，是细胞核内外物质运输的唯一通道。本研究通过对NPC组分的RNAi筛选发现，Nup35是唯一能够使NHE1蛋白表达降低的核孔蛋白；而Nup35降低并不改变nhe1的mRNA总体水平，而是改变了其成熟mRNA的核内外分布；我们进一步发现Nup35的N端区域和nhe1的mRNA的 5’-UTR(-412—-213 nt) 的直接结合。功能方面，我们发现，Nup35的下调抑制了新生鼠心肌细胞在酸性刺激下的细胞内酸碱平衡的恢复，而过表达Nup35加速了这一过程，同时，我们观察到在大鼠急性心梗模型中，Nup35和NHE1的蛋白变化强烈相关。这些结果表明，Nup35通过调控nhe1的mRNA调节NHE1活性，从而维持心肌细胞酸碱平衡。.. 微小RNA(miRNA)的表达水平在不同的细胞类型和组织中各不相同。MiR-25是一种心肌组织含量丰富的miRNA，但其在心脏中的功能仍不明确。我们的研究表明，miR-25可以通过下调线粒体钙单向转运体（MCU）保护心肌细胞对抗氧化应激损伤。MiR-25在心肌细胞受到氧化刺激后显著升高，进一步过表达miR-25通过抑制线粒体凋亡途径保护心肌细胞。MCU是一个潜在的miR-25 作用靶点。miR-25过表达显著降低了H2O2-诱导的线粒体钙离子浓度的升高。我们认为，miR-25靶向MCU保护心肌细胞免受氧化应激损伤。这一发现为miRNA在心肌细胞的氧化应激中的作用提供了新颖的见解，为治疗缺血性心脏疾病提供了潜在的靶点。