Effects of GATA4-targeted compounds in hypertrophic models of hypoplastic left heart syndrome cardiomyocytes

Synnynnäiset sydänviat kehittyvät sydämen kehityksen aikana ja määritellään syntymähetkellä läsnä oleviksi sydämen rakenteellisiksi poikkeavuuksiksi, joista vasemman sydänpuoliskon vajaakehittyneisyysoireyhtymä (HLHS) edustaa harvinaista mutta hengenvaarallista alatyyppiä. HLHS:lle on ominaista sydämen vasemmanpuoleisten rakenteiden alkeellinen kehitys, mikä johtaa sydämessä merkittävään verenvirtauksen estoon, heikentäen systeemistä verenkiertoa. Nykyinen tietämys HLHS:n etiologiasta on niukkaa, mikä tekee tehokkaiden hoitojen kehittämisestä haastavaa, jonka vuoksi HLHS:n aiheuttavien sairausmekanismien tunnistaminen on tärkeää. HLHS on etenkin yhdistetty mutaatioihin NKX2-5-geenissä, joka koodaa sydämen transkriptiotekijää ja jolla on keskeinen rooli sydämen kehityksessä yhdessä transkriptiotekijä GATA4:n kanssa. Tämä tekee näistä geeneistä kiehtovia tutkimuskohteita HLHS:ssä. Tämä tutkimus pyrkii selvittämään, miten HLHS-potilaista johdetut ihmisen monikykyisistä kantasoluista erilaistetut sydänlihassolut (hiPSC-sydänlihassolut) eroavat terveistä luovuttajista johdetuista hiPSC-sydänlihassoluista stressivasteen suhteen altistamalla solut hypertrofisille ärsykkeille, nimittäin endoteliini-1:lle (ET-1) ja sykliselle mekaaniselle venytykselle. Lisäksi tutkittiin GATA4-kohdistettujen yhdisteiden vaikutuksia näihin hypertrofisiin malleihin, jotka sisälsivät kaksi GATA4-NKX2-5 vuorovaikutuksen estäjää (3i-1262 ja 3i-1000) ja yhden aktivaattorin (3i-0777). Sydänlihassolujen erilaistuminen suoritettiin käyttämällä pienimolekyylistä induktioprotokollaa, joka perustuu peräkkäiseen Wnt-reitin aktivaatioon ja estoon. ET-1:n aiheuttamaa hypertrofista vastetta tutkittiin analysoimalla proBNP:n ilmenemistä automatisoidulla kuva-analyysilla. Mekaanisen venytyksen aiheuttamaa vastetta tutkittiin analysoimalla hypertrofiaan liitettyjen geenien ilmentymistä qPCR:llä. Sekä ET-1 että syklinen mekaaninen venytys aiheuttivat tehokkaasti hypertrofiaa. Tämä havaittiin kaikissa solulinjoissa suurempana proBNP:n hypertrofisena vasteena ET-1:lle altistetuissa hiPSC-sydänlihasoluissa, ja hypertrofisten geenien NPPA:n ja NPPB:n lisääntyneenä ilmentymisenä venytetyissä hiPSC-sydänlihasoluissa. GATA4-kohdistetut yhdisteet eivät missään solulinjassa osoittaneet tilastollisesti merkitseviä vaikutuksia kummassakaan hypertrofia mallissa, mutta erilaisia trendejä voitiin havaita. Odotetusti, molemmat inhibiittoriyhdisteet, 3i-1262 ja 3i-1000, osoittivat taipumusta antihypertrofisiin vaikutuksiin, koska ne vähensivät proBNP+ solujen prosenttiosuutta kaikissa solulinjoissa. Yllättäen aktivaattoriyhdiste 3i-0777 vähensi myös proBNP+ solujen prosenttiosuutta. Havaitsimme myös, että HLHS-solulinja HEL 149 näytti poikkeavan kolmesta muusta solulinjasta siten, että sen geeniekpressioprofiili muistuttaa sydämen vajaatoimintapotilaissa nähtäviä muutoksia. Tämä havaittiin pääasiassa tilastollisesti merkitsevästi alhaisempana MYH6 geenin ilmentymisenä perustasolla. Tämän tutkimuksen rajallinen kokeellinen asettelu kuitenkin edellyttää lisäkokeita merkitsevien erojen havaitsemiseksi ja lopullisten johtopäätösten tekemiseksi GATA4-kohdistettujen yhdisteiden vaikutuksista hypertrofisiin ärsykkeisiin.

Grantor dc:publisher

Helsingin yliopisto

Year dc:date.issued

2024

Author dc:creator

• Kullbäck, Jonas

Contributors dc:contributor

• Helsingin yliopisto, Farmasian tiedekunta
• University of Helsinki, Faculty of Pharmacy
• Helsingfors universitet, Farmaceutiska fakulteten

• hypoplastic left heart syndrome
• human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes
• hypertrophy
• high-content analysis
• quantitative PCR
• cyclic mechanical stretching

Language dc:language.iso

eng

Identifier URI

URN:NBN:fi:hulib-202406122986

OAI identifier oai:identifier

oai:helda.helsinki.fi:10138/577168