微抗肌萎缩蛋白基因疗法在大鼠模型中引发剂量与基因型依赖性心律失常及猝死风险研究

本研究针对杜氏肌营养不良症（DMD）基因治疗中微抗肌萎缩蛋白（MD）过表达的心脏安全性问题，通过在大鼠模型中开展高剂量rAAV2/8-GNT0004（MD1）给药实验，发现超治疗剂量（最高达14倍治疗剂量）可导致野生型及DMDmdx大鼠出现心律失常、心脏病理重构及猝死风险，提示临床应用中需严格监控心脏安全性。

杜氏肌营养不良症（Duchenne Muscular Dystrophy, DMD）是一种由抗肌萎缩蛋白（dystrophin）基因突变引起的X连锁遗传病，患者伴随进行性肌肉萎缩和心功能衰竭，目前尚无根治手段。微抗肌萎缩蛋白（microdystrophin, MD）基因疗法通过重组腺相关病毒（recombinant adeno-associated virus, rAAV）载体递送缩短的功能性抗肌萎缩蛋白基因，被视为极具潜力的治疗策略。然而，基因治疗在临床转化中面临载体剂量安全性的严峻挑战，尤其是心脏组织对外源蛋白过表达的耐受性尚不明确。为此，由Caroline Le Guiner、Gilles Toumaniantz、Thibaut Larcher等学者组成的研究团队在《Molecular Therapy》上发表论文，系统评估了高剂量微抗肌萎缩蛋白基因疗法在大鼠模型中的心脏安全性。

本研究主要采用以下关键技术方法：使用rAAV2/8载体构建表达MD1的GNT0004病毒；以野生型（WT）和DMD^mdx大鼠为实验对象，设置2.1×10¹⁴ vg/kg和4.2×10¹⁴ vg/kg（相当于临床治疗剂量的7倍和14倍）两个高剂量组进行静脉给药；通过免疫组织化学分析MD1蛋白表达及 dystrophin-associated protein complex（DAPC）分布；采用心电图连续监测心律失常事件；结合血清肌酸激酶（creatine kinase）检测、骨骼肌与心肌组织病理学评估及心功能分析综合评价治疗效果与毒性反应。

MD1蛋白表达与治疗效益

实验结果显示，所有剂量组的大鼠骨骼肌和心肌中均检测到高水平的MD1蛋白表达。在DMD^mdx大鼠中，GNT0004治疗显著降低了血清肌酸激酶水平，改善了骨骼肌和心肌的组织病理学表现，并恢复了部分肌肉功能，证实了MD1基因疗法的治疗有效性。

高剂量给药引发的猝死与心律失常

然而，在野生型大鼠中，两个高剂量组均出现意外猝死案例，并伴随心电图记录的频发心律失常事件。在DMD^mdx大鼠中，较低剂量（2.1×10¹⁴ vg/kg）耐受性良好，但最高剂量组（4.2×10¹⁴ vg/kg）也观察到死亡事件，其死因与GNT0004给药存在潜在关联。进一步分析表明，高剂量MD1过表达可能干扰心肌细胞中DAPC的正常组装，导致电生理稳定性下降，从而诱发心律失常和心脏重构。

心脏病理机制探讨

免疫组织化学分析提示，MD1的过度表达可能竞争性抑制内源性抗肌萎缩蛋白相关蛋白的相互作用，破坏DAPC的结构完整性，进而影响离子通道功能与细胞间信号传导。这种分子水平的紊乱与高剂量组动物中观察到的心肌纤维排列紊乱、间质纤维化等病理改变相一致。

本研究首次在大鼠模型中揭示了微抗肌萎缩蛋白基因疗法存在剂量与基因型依赖性的心脏毒性风险，强调在临床应用中需谨慎优化给药剂量并加强心脏安全性监测。尽管MD1基因疗法对DMD具有明确治疗潜力，但载体剂量窗口的确定是确保临床安全的关键。该研究为未来基因治疗药物的安全性评价提供了重要参考，并推动领域内对心脏特异性毒理机制的深入探索。