心肌梗死（MI）引发的心肌细胞不可逆死亡与心脏不良重构，是心力衰竭和心血管死亡的核心诱因，全球每年因心梗致死人数超千万。当前基因/ RNA心脏修复疗法仍面临诸多瓶颈：多依赖开胸或导管介导的有创心肌内递送，对医疗条件和人员要求极高，传统mRNA存在表达时长短、蛋白产量低的问题，需反复高剂量给药，既增加成本又带来安全隐患。开发微创、长效以及高靶向性的心脏保护疗法，成为心血管领域亟待攻克的重大科学问题。

近日，哥伦比亚大学程柯（Ke Cheng）团队在《Science》杂志发表重磅研究，首次开发出编码利钠肽A (Nppa)的自扩增RNA-脂质纳米粒（saNppa-LNPs）疗法，通过单次肌内注射，在小鼠、猪等多物种及多种临床相关心梗模型中实现稳健且持久的心脏保护，为心梗治疗开辟全新路径，兼具极高的科学价值和临床转化潜力。

期刊 Science

IF值 45.8
DOI 10.1126/science.adu9394

论文中体外转录合成saNppa RNA所需修饰核苷酸5-Methyl-CTP(B7967)/Pseudouridine-UTP(B7972)由APExBIO提供。

研究首先对比心梗后新生与成年小鼠心脏的Nppa表达，qPCR 结果显示，心梗3天后成年小鼠Nppa表达上调约10倍，而新生小鼠上调超25倍（图1 C）。免疫荧光染色也证实新生小鼠心梗边缘区前体心房钠尿肽（ANP，由Nppa编码）表达显著高于成年小鼠（图1 D）。通过AAV9-shRNA敲低新生小鼠心脏Nppa后，其左心室射血分数（LVEF）从60%降至40%以下，心肌纤维化显著加重，直接证实Nppa编码的前体ANP是新生心脏再生的关键正调控因子，其成年心脏表达不足是修复受限的重要原因。

团队筛选DLin-MC3-DMA、ALC-0315、SM-102三种FDA批准的LNP配方，发现SM-102（Moderna新冠疫苗载体）的转染和表达效率最优。注射途径对比显示，肌内注射saFluc报告RNA的表达信号显著高于静脉及皮下注射，且表达严格局限于后肢肌肉，无肝、脾等主要器官渗漏（图2 C）。表达持久性实验证实，传统mRNA表达1周内消退，而saRNA单次肌内注射可维持至少4周的稳健表达（图2 D），体外HEK293细胞实验也验证了这一特性。

体内功能验证显示，saNppa-LNPs可有效分泌外源性前体ANP进入循环，血清前体ANP水平显著升高（图2 E）。进入循环后前体ANP能被心脏特异性的corin酶切割为活性ANP，显著激活受损心脏中的ANP/NPR1/cGMP信号通路（图2 J），而肺、肾等器官无明显变化，同时内源性Nppa表达因负反馈调节显著下调。综上所述，肌肉注射saNppa-LNPs可产生具有分泌能力的天然前体ANP ，经全身循环后被心肌细胞特异性激活，并能有效刺激受损心脏的ANP下游信号通路，证实该制剂的心脏靶向性和生理调控特性。 

团队通过左前降支结扎构建小鼠急性心梗模型，确定0.25 mg/kg为最优剂量，单次肌内注射saNppa-LNPs治疗28天后的核心疗效数据显示，saNppa-LNPs 组LVEF达40%，安慰剂组（PBS/saFluc）仅约20%，提升幅度达100%（图3 D），治疗组梗死区左心室前外侧壁厚度显著增加，心腔舒张/收缩期直径明显减小，整体纵向应变（GLS）显著改善，心梗后心肌径向、纵向变形的不同步性得到缓解。另外Masson三色染色证实，治疗组梗死面积显著减小，心肌纤维化程度大幅降低（图3 E-I），提示左心室功能恢复。对比实验显示，同等剂量下传统Nppa mRNA无明显心脏保护效果，直接证实saRNA的自扩增特性是单次给药实现治疗获益的核心。

为解析其作用机制，团队采用单核转录组测序（snRNA-seq）分析心梗7天后小鼠心脏组织，发现saNppa-LNPs的核心作用靶点为Npr1⁺内皮细胞和心外膜细胞。该疗法可重塑这些细胞的旁分泌谱，激活Notch、Myc以及血管生成等再生通路，抑制IL-6、缺氧炎症等心梗诱导的应激信号，构建出促再生的心脏微环境。一方面，saNppa-LNPs可上调Npr1⁺细胞中多种促进心肌细胞增殖的旁分泌因子，显著增加Ki67⁺/α-actinin⁺心肌细胞数量（图4 I-J），促进心肌细胞周期再进入，提升心肌再生能力；另一方面，该疗法可显著抑制心梗后促纤维化的Postn⁺成纤维细胞扩增（图4 K），下调Sema3e、Tgfb2等促纤维化配体的表达，减少细胞外基质的异常沉积，改善心脏组织重构。

团队最后在23-25 kg约克夏猪中构建缺血/再灌注模型（球囊阻塞左前降支90分钟），单次肌内注射20 μg/kg saNppa-LNPs后，与对照组相比猪血清ANP水平升高约3倍（图5 C）。治疗28天后，LVEF显著恢复（图5 D-E），左心室前外侧壁厚度恢复正常，心肌梗死面积从约55%降至30%左右，纤维化程度大幅降低（图5 F-G），且无明显全身毒性。总之，单次IM注射saNppa-LNPs在猪缺血再灌注模型中表现出优异的心脏保护作用，为临床转化提供关键的大动物实验依据。

本研究系统性开发并验证saNppa-LNPs疗法在心肌梗死治疗中的有效性和安全性，以Nppa为核心靶点，融合saRNA的自扩增特性、LNP的高效递送特性和ANP的心脏保护特性，通过单次肌内注射的微创方式，实现长效、靶向、安全的心脏保护，解决传统RNA疗法的核心痛点，为心血管疾病的RNA疗法研发提供全新的技术模板和实验依据。

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