
心肌病是一組累及心肌組織,表現為心肌結構和功能異常的疾病。其中擴張型心肌病是除冠心病和高血壓以外導致心力衰竭的主要病因之一,5年生存率不及50%。肥厚型心肌病是一種重要的致殘、致死性心血管疾病,是導致青年人猝死的主要原因,約占青年人猝死的50%,我國HCM患者超過200萬,目前仍有超過30%患者致病基因不明,許多HCM患者最終會惡化為心力衰竭。
中國醫學科學院醫學實驗動物研究所實驗動物資源研究中心的基因工程技術課題組,一直致力于利用基因工程修飾技術進行心肌病動物模型的創制及相關致病基因功能研究,近期,在DNA甲基化酶基因功能相關研究中取得新進展,研究成果發表在Laboratory Investigation 雜志。并將模型資源信息提交到國家動物模型資源共享信息平臺(簡稱信息平臺),目前是胚胎冷凍狀態,歡迎廣大科研工作者通過信息平臺進行咨詢及訂購。
Dnmt1(DNA methyltransferase 1,DNA甲基轉移酶1),是DNA甲基化轉移酶家族成員,DNA甲基化是表觀遺傳學重要組成內容之一,而多種心血管疾病的發生發展已被證實與DNA甲基化過程密切相關,通過表觀遺傳機制的深入研究是我們進行心血管疾病臨床防治的重要途徑之一。
中國醫學科學院醫學實驗動物研究所張連峰教授課題組前期發現隨年齡增加野生型大鼠心肌組織中Dnmt1表達迅速下調,而在多種心肌病動物模型心肌組織中,其表達異常增高,提示該基因可能參與心肌病病理進程的調控。
課題組利用CRISPR-Cas9技術,建立了心肌組織特異性Dnmt1敲除大鼠模型,發現Dnmt1缺失可以顯著抵抗由阿霉素藥物誘導的大鼠生存率降低、心臟擴張及功能下降、心肌斷裂溶解、線粒體腫脹空化以及心肌纖維化等擴張型心肌病病理表型。
進一步進行轉錄組及甲基化水平分析,顯示Dnmt1缺失可抑制阿霉素誘導的病理刺激下心肌組織內基因表達重塑,Dnmt1缺失可激活心肌保護和抗凋亡相關信號通路,且Dnmt1缺失在轉錄組水平對基因的表達重塑調節,與基因的甲基化狀態密切相關。
該研究揭示了Dnmt1參與心肌病病理進程的作用及分子機制,在心臟發育及心肌病病理進程中,進一步明確了Dnmt1的生物學作用,最終為心血管疾病,特別是心肌病及心衰等的防治,提供可能的理論依據和線索。

圖1. 在生理和病理情況下Dnmt1于心肌組織內表達特點觀察

圖2. 心肌組織特異性Dnmt1敲除大鼠的建立及鑒定

圖3. 在病理刺激下Dnmt1缺失對心肌轉錄組的影響
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參考文獻
Wu TT, Ma YW, Zhang X, Dong W, Gao S, Wang JZ, Zhang LF, Lu D. Myocardial tissue-specific Dnmt1 knockout in rats protects against pathological injury induced by Adriamycin. Lab Invest. 2020 Jul;100(7):974-985. doi: 10.1038/s41374-020-0402-y.)
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