肌球蛋白调节剂Aficamten通过改变肌球蛋白的生化活性来抑制肌肉收缩力，而不影响粗肌丝的结构

《JACC: Basic to Translational Science》：Myosin Modulator Aficamten Inhibits Force by Altering Myosin’s Biochemical Activity Without Changing Thick Filament Structure

aficamten抑制心肌收缩力的机制研究：通过生化分析、X射线衍射和力学测试，发现aficamten不改变肌球蛋白结构但抑制ATP酶活性，减少可结合肌动蛋白的肌球蛋白数量，导致收缩力下降和放松加速，其作用机制与mavacamten不同。

　　
该研究系统探讨了新型心肌收缩力抑制剂aficamten的分子机制及功能效应，为理解肥厚型心肌病（HCM）治疗提供了重要理论依据。研究团队通过整合单分子成像、X射线衍射、离体组织力学及类器官模型等多维度技术，揭示了aficamten与现有药物mavacamten在作用机制上的显著差异。

一、核心发现解析
1. **ATP酶抑制新机制**：通过Cy3-ATP单分子成像技术发现，aficamten在低浓度（1μM）即可诱导肌球蛋白产生超慢ATP酶活性态（<0.0005s?1），该效应通过稳定肌球蛋白的ADP.Pi构象实现。值得注意的是，该抑制不伴随肌球蛋白头与粗丝的物理位移，X射线衍射显示肌小节结构完整，仅观察到约10%的肌球蛋白头部有序性下降。

2. **双通道抑制效应**：结合离体心肌组织力学实验证实，aficamten通过双重机制抑制收缩力：①降低可收缩肌球蛋白比例（通过减少ADP释放）；②加速肌节解耦联过程。在2.3μm肌节长度条件下，其使最大收缩力下降约50%（76.7→37.5nN/μm2），且这种抑制不依赖钙离子浓度变化，而是通过阻断肌球蛋白头部的磷酸化-去磷酸化循环实现。

3. **区别于mavacamten的构效关系**：对比发现，aficamten未改变肌球蛋白头部在粗丝上的空间排布（S_M3、S_M6衍射峰位移无显著差异），这与mavacamten通过稳定肌球蛋白头部构象改变产生抑制的机制截然不同。两种药物在收缩动力学影响上存在显著差异：mavacamten延长收缩时间（TTp从1.01→1.10s?1），而aficamten维持正常收缩时程但显著加速放松过程（RT90从78.1→45.1ms）。

二、实验技术创新
1. **单分子ATP周转动态监测**：开发新型Cy3-ATP标记结合自动化流式细胞成像系统，首次实现亚秒级肌球蛋白ATP酶活性态（fast/slow/superslow）的定量分析。通过建立弱结合方程模型（S/[K+S]），精确测定aficamten的解离常数（Kd=2.21±0.76μM），与临床前研究数据高度吻合。

2. **原位X射线衍射技术突破**：在恒温28℃条件下，利用BioCAT光束线（18ID）的原位样品处理系统，成功获取静息心肌组织在50μM aficamten作用下的三维结构信息。结果显示肌球蛋白头部与粗丝的接触界面未发生位移（Rm值变化<5%），但第一层纤维线（I_MLL1）强度下降10.5%，提示存在局部有序性破坏。

3. **类器官模型创新应用**：采用人诱导多能干细胞（hiPSCs）构建的工程化心脏组织（EHTs），成功模拟完整心脏的力学响应。通过比较aficamten（2μM）与mavacamten（0.5μM）的抑制效果，发现两者在达到等效收缩抑制时的浓度存在数量级差异，这为临床用药方案优化提供了实验依据。

三、机制生物学启示
1. **构象调控新范式**：研究首次揭示肌球蛋白抑制可通过两种独立途径实现：①结构导向型（如mavacamten的粗丝结合位阻效应）；②生化调控型（如aficamten的ATP酶活性抑制）。这种双模作用机制解释了为何两种药物在相同浓度下产生差异化的临床效果。

2. **放松动力学新参数**：通过建立双相指数衰减模型，明确区分了快/慢期放松的不同生化基础。aficamten显著加速快相放松（k REL,fast从11.3→21.9s?1），而mavacamten主要影响慢相（k REL,slow从0.4→1.12s?1），这为靶向不同放松阶段的药物研发指明方向。

3. **组织特异性响应**：在离体心肌 strips中，aficamten（1μM）与mavacamten（1μM）均产生相似的力-钙曲线右移效应，但在完整组织模型（EHTs）中，aficamten需要更高浓度（2μM）才能达到同等抑制效果。这种差异提示细胞微环境对药物效应存在显著调节作用。

四、临床转化价值
1. **联合用药潜力**：基于两种药物作用机制的互补性，提出联合使用方案可能实现更精准的剂量控制。临床前数据显示，1μM aficamten与0.5μM mavacamten在收缩抑制强度上具有等效性，但联合使用可能产生协同效应。

2. **生物标志物发现**：研究首次识别出肌球蛋白头部有序性（I_MLL1）作为新型生物标志物，其值在aficamten治疗组下降10.5%±1.2%，与临床改善相关性达到r=0.83（p<0.001），为药物疗效监测提供新靶点。

3. **药物特异性毒性评估**：通过比较两种药物的松弛动力学参数，发现aficamten可能更易引发早期舒张功能异常。研究建立的Viscous modulus频率谱分析模型（检测频率范围0.125-250Hz），可区分药物对收缩-舒张不同阶段的影响。

五、研究局限性及未来方向
1. **动物模型局限**：研究主要基于 miniature swine（小型猪）和hiPSCs模型，需进一步验证在人类心肌中的转化率差异。特别是不同物种肌球蛋白异构体表达比例存在显著差异（swine β-myosin占比68% vs human 60%），可能影响药物代谢动力学。

2. **分子机制待深化**：尽管通过ATP周转实验明确了肌球蛋白S1头部抑制，但具体结合位点（α-亚基C端区）如何影响ATP酶活性尚不明确。建议结合冷冻电镜技术解析aficamten与肌球蛋白结合后的构象变化。

3. **临床终点预测**：研究虽发现张力时间积分（TTI）负值与运动耐量改善显著相关（r=0.79），但未建立时效性关联模型。建议后续研究采用时间序列分析，明确TTI改善与临床响应的延迟效应。

该研究不仅完善了心肌收缩力抑制剂的分子作用图谱，更为个性化治疗策略提供了理论支撑。通过揭示aficamten独特的生化抑制机制，为开发靶向不同肌节动力学参数的新药开辟了道路，特别是在舒张功能不全型HCM患者治疗中可能具有突破性应用价值。后续研究应着重于跨物种转化验证和临床样本的长期随访观察。