Novel strategy for Enhancing miRNA as a Therapeutic for Cardiac Regeneration

增强 miRNA 作为心脏再生治疗的新策略

基本信息

  • 批准号:
    9237608
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 39.75万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-12-15 至 2020-11-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Repair and regeneration of the injured heart with new, functional cardiomyocytes remains a daunting challenge for cardiovascular medicine. Following cardiac injury, fibroblasts enter injury zone and through various processes actively impair contractile function. Converting cardiac fibroblasts within scar tissue into functional cardiomyocytes is a therapeutic approach that has great potential to restore the function of an injured heart. We were the first to identify a combination of miRNAs, miR combo (miR-1, miR-133a, miR-208a, and miR-499- 5p) that directly reprogrammed cardiac fibroblasts into cardiomyocytes, whereas others have used transcription factors to the same effect. Importantly, delivery of miR combo using lentivirus or retrovirus led to a modest, but significant, improvement in cardiac function. This application is focused on improving miR combo as a therapeutic by identifying ways to enhance efficiency, cell specificity, and effectiveness. Preliminary studies have identified an Adeno-associated virus (AAV) serotype that specifically targets fibroblasts and, moreover, displays enhanced transduction efficiency in vivo. Furthermore, TLR3 activation, which strongly augments miR combo directed reprogramming in vitro, may be a novel way to increase effectiveness. Finally, several transcriptional inhibitors have been identified as miR combo targets. These transcriptional inhibitors repressed the expression of key cardiac transcription factors, suggesting a mechanism for miR combo directed reprogramming. Three overlapping areas will be investigated in this project. Aim 1 will focus on optimizing the efficiency, effectiveness, and cell specificity of miR combo in vitro. To that end we will test if the self- complementary (sc)AAV 2/1 expressing a polycistronic miR combo results in the fibroblast-specific delivery of miR combo. Pharmacological agents will define the appropriate level and duration of TLR3 activation for optimal enhancement of miR combo mediated reprogramming. Aim 2 will address the same questions in vivo. Speckle tracking echocardiography will determine changes in regional wall motion in vivo. Histology will quantify fibrosis levels and lineage tracing will evaluate reprogramming of fibroblasts into cardiomyocytes. Pharmacological agents will be used to determine if TLR3 activation enhances the functional improvements that follow fibroblast reprogramming by miR combo. Aim 3 will define the mechanism by which miR combo promotes reprogramming. Gain- and loss-of-function approaches will determine the role of the transcriptional repressors in miR combo directed reprogramming. Luciferase assays will be used to delineate the physical interaction between the miRNAs within miR combo and the transcriptional repressors. Decoy inhibitor approaches will define the role of NFB, the key transcription factor in the TLR3 pathway, in miR combo directed reprogramming. Findings from these studies will provide important new insights into improving the efficiency, effectiveness, and cell specificity of direct reprogramming for cardiac repair and regeneration as a therapy.
用新的功能性心肌细胞修复和再生受伤的心脏仍然是一个艰巨的挑战 用于心血管医学。心脏损伤后,成纤维细胞进入损伤区并通过各种 流程会积极损害收缩功能。将疤痕组织中的心脏成纤维细胞转换为功能 心肌细胞是一种治疗方法,具有恢复受伤心脏功能的巨大潜力。 我们是第一个确定miRNA,miR组合(mir-1,mir-133a,mir-208a和miR-499-)组合的人。 5p)直接将心脏成纤维细胞重新编程为心肌细胞,而其他人则使用 转录因子具有相同的效果。重要的是,使用慢病毒或逆转录病毒的miR组合交付导致 心脏功能的适度但显着改善。该应用程序的重点是改进mir组合 通过确定提高效率,细胞特异性和有效性的方法,作为治疗性。初步的 研究已经确定了与腺相关的病毒(AAV)血清型,该病毒专门针对成纤维细胞和,并且 此外,在体内显示增强的转移效率。此外,TLR3激活,强烈 增强MIR组合在体外定向重编程,可能是提高有效性的新方法。最后, 几种转录抑制剂已被确定为miR组合靶标。这些转录抑制剂 抑制了关键心脏转录因子的表达,这表明了指向miR组合的机制 重新编程。该项目将研究三个重叠的区域。 AIM 1将专注于优化 MiR组合的有效性,有效性和细胞特异性在体外。为此,我们将测试自我 互补(SC)AAV 2/1表达多晶miR组合会导致成纤维细胞特定的递送 mir组合。药理学剂将定义TLR3激活的适当水平和持续时间 miR组合介导的重编程的最佳增强。 AIM 2将在体内解决相同的问题。 斑点跟踪超声心动图将确定体内区域壁运动的变化。组织学会 量化纤维化水平和谱系跟踪将评估成纤维细胞重编程为心肌细胞。 药理剂将用于确定TLR3激活是否增强了功能改进 遵循mir组合重编程的成纤维细胞重编程。 AIM 3将定义mir组合的机制 促进重编程。获得和功能丧失方法将决定转录的作用 mir组合中的阻遏物指向重编程。荧光素酶测定将用于描述物理 miR组合中的miRNA与转录表示形式之间的相互作用。诱饵抑制剂 方法将定义NFB的作用,NFB(TLR3途径中的关键转录因子)在mir组合中的作用 定向重编程。 这些研究的发现将为提高效率,有效性和 直接重编程的心脏修复和再生作为治疗的细胞特异性。

项目成果

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