在心脏病发作后，心脏很难恢复并维持能量。三分之一的患者因此发展为心力衰竭——这一疾病影响着680万美国人，并具有很高的终生风险，预计美国每4名成年人中就有1人在其一生中会患上此病。这使得寻找持久疗法成为医学上的优先事项。
针对心脏的能量危机
由于心力衰竭本质上是一种心脏的能量危机，线粒体——存在于大多数细胞内部并为细胞功能提供能量的细胞器——可能成为恢复过程中的关键盟友。利用一种基于CRISPR的技术，莱斯大学和贝勒医学院的研究人员诱导心脏细胞将线粒体产量增加到最佳水平，为开发心力衰竭新疗法开辟了道路。
"先前的研究表明，开启特定基因可以增加线粒体的数量和功能，"莱斯大学生物工程助理研究教授、该研究的第一作者Mario Escobar说。
"然而，旧有的策略迫使细胞超负荷运转，导致细胞功能障碍。我们使用了一种新方法来控制内部调节通路，使细胞能够安全地制造更多线粒体而不会耗尽。"
一种更温和的基于CRISPR的方法
CRISPR（成簇规律间隔短回文重复序列）是一种革命性的基因编辑技术，它使得靶向和编辑特定基因成为可能，从而在治疗遗传性失明、肌营养不良症以及最近的亨廷顿病方面取得了突破性进展。
研究人员开发了一种非编辑型的CRISPR系统，专门用于调控基因表达，充当一个"开启"开关，促使细胞组装更多线粒体。
莱斯大学生物工程副教授、该研究的通讯作者Isaac Hilton说："这项工作的强大之处在于其控制水平。"
"我们不是强迫细胞过度生产某种基因，而是使用CRISPR以可控的方式轻微调整并微调其自然调节系统，"Hilton说。"这使我们能够在保持细胞平衡的同时提升线粒体性能，这是安全临床转化的关键要求。"
细胞和组织中的早期成果
在不同的人类细胞类型中进行测试时，该系统成功增加了调节蛋白的产生，增强了线粒体功能和细胞能量水平。至关重要的是，当应用于人类心肌细胞——负责泵血收缩的心脏细胞时，该系统改善了它们的耗氧率，这是线粒体功能改善的一个指标。
研究人员在动物模型以及来自正常和患病心脏的成年人类心脏供体组织中测试该系统时，也发现了线粒体功能的类似改善。
"这些结果对于开发未来治疗心力衰竭和其他代谢疾病的方法非常有希望，"Escobar说。
目前对心力衰竭的治疗侧重于降低心脏能量需求，以匹配受损的能量供应。
"传统方法随着时间的推移可能会导致额外的并发症，因为它们没有解决问题的根源，"贝勒医学院外科教授、该研究的共同通讯作者Ravi Ghanta说。"随着心力衰竭预计将变得更加普遍，我们集中精力开发有效疗法至关重要。这项工作正是朝着这个方向迈出的重要一步。"
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