《Journal of Molecular and Cellular Cardiology》：Electrophysiological remodeling in the hypertrophic cardiomyopathy
MYBPC3 R943X mutant in human iPSC-derived cardiomyocytes and modulation by I
Kto-targeting drugs
编辑推荐：
•MYBPC3 R943X hiPSC-CMs 丧失正常 AP 形态并获得致心律失常表型。•光学映射技术以高通量方式分辨出 12 类单细胞 AP 形态。•NS-5806 提高 R943X 细胞中正常 AP 频率并抑制 AP 延长。•Acacetin 在低剂量下辅助 R943X
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MYBPC3 R943X hiPSC-CMs 丧失正常 AP 形态并获得致心律失常表型。
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光学映射技术以高通量方式分辨出 12 类单细胞 AP 形态。
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NS-5806 提高 R943X 细胞中正常 AP 频率并抑制 AP 延长。
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Acacetin 在低剂量下辅助 R943X 细胞，但在高剂量下具有致心律失常作用。
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ITo 靶向调节在 HCM 中表现出基因型依赖性的获益与风险。
引言
心脏心律失常仍然是发病率和死亡率的主要原因之一，其根源常在于改变心肌细胞电生理特性的遗传突变 [1], [2], [3]。人类诱导多能干细胞来源的心肌细胞（hiPSC-CMs）提供了一个强大的平台，能够在人类细胞环境中模拟遗传性致心律失常疾病 [4], [5]。特别是，肌节基因 MYBPC3 中的截短突变，如 p.R943X 变异，与肥厚型心肌病（HCM）相关，并易使个体发生致命性心律失常 [6], [7]。然而，这些突变破坏电生理完整性的确切机制，尤其是动作电位（AP）形态的分布，仍尚未完全阐明。尽管 HCM 的临床表型以肥厚、纤维化和舒张功能障碍为主，但这些结构改变与继发性的电生理重构共存并可能驱动后者——包括离子通道表达和功能的改变——从而易发生心律失常。hiPSC-CM 系统提供了一个可行的模型，能够在独立于器官水平结构重构的情况下，分离并表征 MYBPC3 突变的内在电生理后果，从而实现对细胞致心律失常基质的机制解析。
近期对携带 R943X 突变的 hiPSC-CMs 的电生理表型分析揭示了基线 AP 异质性的显著改变，包括正常 AP 谱的急剧减少，以及相对于非疾病同基因对照，AP 延长、早期后去极化（EADs）、晚期后去极化（DADs）及其他致心律失常形态频率的增加 [8]。这些发现突显了知识的空白：R943X 诱导如此复杂致心律失常重构的分子通路和离子通道机制尚未定义，药理学挽救策略也尚未探索。
NS-5806 是瞬向外向钾电流（ITo）的正向调节剂，Acacetin 是 ITo 和晚期钠电流（INa,L）的抑制剂，二者已在调节心肌细胞电生理特性方面展现出前景 [9], [10], [11], [12]。然而，在由肌节截短突变引起的严重电重构背景下，它们恢复正常 AP 形态的效力尚未经过测试。
在此，我们利用 15S1 hiPSC-CMs（非疾病）中的高通量光学 AP 检测技术，定义了 NS-5806 和 Acacetin 对非疾病（ND）和 R943X 突变细胞的影响。我们证明 NS-5806 在非疾病同基因对照细胞中发挥双相效应：低剂量加重而中等剂量恢复 AP 正常性，并通过显著增加正常 AP 频率和抑制 AP 延长，在 R943X 突变体中实现部分挽救。相比之下，Acacetin 在非疾病同基因对照细胞中维持电生理稳定性，但在 R943X 突变体中表现出有限且剂量敏感的挽救效果，较高剂量会加重心律失常特征。这些结果提供了首个证据，表明靶向离子通道调节可选择性逆转肌节截短突变诱导的电生理重构。我们的研究结果将 NS-5806 确定为一种潜在的药理学工具，用于纠正模拟 HCM 的 hiPSC-CMs 中的致心律失常电生理，同时也强调了广泛电流阻断剂在此遗传背景下的局限性。本工作首次利用高通量光学映射平台，对 MYBPC3-R943X hiPSC-CMs 的动作电位表型景观和药理学调节进行了高通量表征，为后续机制性离子通道研究和基因型指导的药物筛选奠定了基础。
章节摘要
hiPSC 细胞系的批准与来源
hiPSC-CMs 和相关方案已获斯坦福大学（加利福尼亚州斯坦福）机构审查委员会和干细胞研究监督委员会批准。本研究使用了现有的 hiPSC-CMs 细胞系，这些细胞系在每位捐赠者知情书面同意下生成。hiPSC-CMs 细胞系来自一位无心血管疾病病史的健康女性捐赠者，来源于斯坦福心血管研究所生物样本库：hiPSC-CMs HD.15S1。突变细胞系 MYBPC3 p.R943X 被导入 15S1
药物制备
NS-5806 和 Acacetin（Sigma Aldrich，美国密苏里州）配制为 10 mM DMSO 储备液，储存于 -20°C，在 FluoroBrite 溶液中新鲜稀释至微摩尔级工作浓度，并在成像前与细胞平衡 15 分钟。所有药物和对照均已针对所研究的细胞系进行筛选。浴液（Tyrode's 溶液）在所有记录过程中均含有 2 mM CaCl?。实验时间线如下：(1) 用 Tyrode's 溶液洗涤细胞 5 次；(2) VF2.1.Cl
心律失常表型的高通量定量
在单个心肌细胞水平上，心律失常的标志性特征根据图 1 进行分类。图 1 中展示的所有 AP 曲线均在整个 10 秒采集窗口内显示，并附有校准标尺：一条 1 秒的水平标尺，以及每个面板单独标注的垂直 ΔF/F 标尺（如所示的 0.5–5%），因为不同细胞之间的峰值 ΔF/F 存在差异。所有曲线的纵坐标均为以 ΔF/F（%）表示的荧光强度。来自非疾病同基因对照和 R943X 突变体的曲线
15S1-R943X 突变 hiPSC-CMs 的基线电生理紊乱
在基线条件下，非疾病同基因对照 15S1 hiPSC-CMs 主要表现出正常 AP 形态，APNormal 为 0.578 ± 0.003。致心律失常或非典型 AP 形态的发生率相对较低，包括 EAD-2 为 0.255 ± 0.002，APProlong 为 0.029 ± 0.000，未定义 APs 为 0.058 ± 0.001。其他心律失常形式如 APNotch（0.005 ± 0.000）、APTrapezoid（0.026 ± 0.001）、RTA-sus（0.024 ± 0.001）和 Cessation（0.009 ± 0.000）较为罕见，DAD 以及
讨论
由 Kv4.2/4.3（与 KChIP2、DPP6 等共同作用）介导的瞬向外向 K? 电流（ITo）构成了心室 AP 的 1 期"尖峰"复极化 [10], [16], [17]。通过降低早期 AP 高度并塑造平台期，ITo 通常通过 L 型 Ca 通道促进 Ca2? 内流并维持复极化储备。与此一致，ITo 的病理性丧失与肥大和心力衰竭中的 AP 延长及心律失常相关 [10], [16], [17], [18], [19]。事实上，ITo 密度降低
CRediT 作者贡献声明
Mena Abdelsayed：写作 – 审阅与编辑，写作 – 原稿，可视化，验证，监督，软件，项目管理，方法论，调查研究，形式化分析，数据整理，概念构思。Efthimios Tim Gianitsos：验证，资源，项目管理，方法论，形式化分析，数据整理。Alice Yu：写作 – 审阅与编辑。Mark Mercola：概念构思。
写作过程中生成式 AI 和 AI 辅助技术的声明
在本次修订的撰写过程中，作者使用 AI 辅助进行稿件编辑和原始数据验证。作者已审阅并编辑了所有内容，并对出版内容承担全部责任。
资金支持
本工作未获得公共、商业或非营利部门任何资助机构的专项资助。
利益冲突声明
作者声明不存在任何已知的可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。
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