干货|AAV在心脏研究中的应用策略-自主发布-资讯-生物在线

干货|AAV在心脏研究中的应用策略

作者:山东维真生物科技有限公司 2022-01-13T15:54 (访问量:7769)

近年来,基因疗法已成为治疗和治愈受损心血管组织的一种有前景的方法,能够使心脏从无功能状态恢复到正常状态。AAV可在心脏组织有效、持久、稳定、安全地表达外源基因,因而在心脏基因治疗策略中占据独特优势。大量动物实验和临床数据表明,通过AAV携带治疗基因对心血管疾病如心力衰竭、心肌缺血、心肌梗死后心脏重构等均有积极效果。在使用rAAV进行心脏研究时,正确选择AAV血清型、启动子以及注射方式是实验顺利开展的必备条件。今天小V就和大家一起来学习一下AAV在心脏研究中的优化策略,以提高AAV的基因转移效率。

1、血清型的选择

AAV血清型多种多样,在心脏研究中AAV1、AAV2、AAV6、AAV8和AAV9型对心脏有较好的感染效率,其中AAV8和AAV9的感染效率较优于其他血清型,AAV9 是目前公认的高效特异性靶向心脏表达的病毒载体血清型。尽管 AAV8 的感染效果也不错,但是没有AAV9 的扩散性好。临床上靶向心肌的AAV血清型一般为1,6和9型,其中AAV1和AAV6均可有效靶向心肌和骨骼肌细胞,而AAV9则更加倾向于对心肌的感染

图1.五种AAV血清型对心脏感染效率检测

图2.不同血清型与不同病毒量感染心脏的效果图

(Prasad K et al. Gene Therapy, 2011)


2、启动子的选择

常见的广谱型启动子CMV、CAG即可在心脏中较好表达,如果特异性要求不高的话可以选择CMV启动子,其对心脏的转导效率很高。

图3. AAV9-CMV与AAV9-CBA介导的心肌中GFP表达情况(1w、3w、5w、8w)
 () CMV; () CBA.
(BD Chen et al. Clin Exp Pharmacol Physiol 2015)

 

要实现目的基因在心脏中特异性表达,推荐选择心脏特异性的启动子,如cTNTαMHC、Des、MLC2v等,其中cTNT和αMHC两种启动子应用较为广泛

心脏特异性启动子

大小

来源

描述

cTNT

0.4kb

小鼠

肌球蛋白重链α启动子

αMHC

0.7kb

心肌肌钙蛋白T启动子

 

 

图4.cTnT启动子在心脏表达的特异性更强
(Prasad K,Xu Y, Yang Z,et al. Gene Therapy, 2011)

 

3、注射方式的选择

AAV在心脏的注射方式有多种,心肌原点注射、冠状动脉注射、颈静脉注射和尾静脉注射均可以将药物递送到心脏,通常文献报道较多的是心肌原点注射和尾静脉注射。

1、心肌注射 

心肌注射是通过注射器或类似装置将药物直接注入心脏组织多采用原位多点注射方式,注射体积20μL/site,3-5点注射,通常注射的总病毒量在10E11VG以上与血管注射相比,心肌直接注射方法特异性较强,可以实现对感兴趣区域的高效转导,但表达不均匀,只在注射部位周围的区域进行表达。

图5.心肌注射(心外膜与心内膜途径)与心包注射
(Ishikawa K,et al. Journal of Gene Medicine,2011)

 

 2、尾静脉注射

 是将小鼠固定后通过尾部侧面的静脉注射使药物传递到心脏。尾静脉注射易于操作,但是特异性较心肌注射稍弱,注射体积在100μL-200μL左右,由于载体在全身广泛分布,注射剂在血容量中会被稀释,所以通常需要较高的病毒滴度

3、颈静脉注射

颈静脉注射时,在麻醉小鼠颈部做切口,并分离颈静脉,用31G针将载体注入颈静脉。此方法需要进行手术,操作要求较高,且对动物有伤害性。颈静脉注射时,所注射的病毒总量约为20μL-100uL。

 4、冠状动脉注射

冠状动脉注射又分顺行冠状动脉注射逆行冠状动脉注射

顺行冠状动脉注射是通过导管直接注射载体允许具有心脏选择性的载体进行微创递送,由于其微创性该方法具有较大的优势,已广泛用于临床和实验基因治疗研究。但由于内皮细胞是载体到达心肌细胞的屏障,导致转导效率相对较低,可以小剂量的持续注入或使用一些药剂(如腺苷、组胺类、**甘油等)来增加血管床的渗透性进行改善。

图6.顺行冠状动脉注射 A、顺行注射:通过导管直接注射载体;B、使用V型聚焦系统进行顺行注射:注射的载体通过抽吸导管从冠状窦中吸出,然后再循环到冠状动脉中;C、冠状动脉阻塞的顺行注射:将载体注射到阻断冠状动脉血流的球囊远端
(Ishikawa K et al. Journal of Gene Medicine, 2011)

逆行冠状动脉注射是通过阻断冠状窦进行压力调节的逆向输注,相比顺行注射更加有效。然而,这种方法需要暂时中断冠状动脉血流,以消除顺行血流对压力的影响。虽然转导效率很高,但创伤较大,危险性较高。

图7.通过冠状窦逆行注射 A、逆行注射:载体在冠状动脉阻塞时注入冠状窦,冠状窦的压力由导管调节;B、冠状窦直接注射(TransAccess):利用血管内超声引导经静脉心肌穿刺,载体由微导管通过可扩张针进行注射
(Ishikawa K et al. Journal of Gene Medicine, 2011)

 

几种常用注射方式的优劣势比较

 

注射方式

覆盖

优势

劣势

血管注射

静脉注射

山东维真生物科技有限公司 商家主页

地 址: 高新区港源四路416号

联系人: 展经理

电 话: 400-077-2566

传 真: 0531-88896821

Email:market@wzbio.cn

相关咨询
ADVERTISEMENT