四川
功能失调的血管内皮细胞 (ECs) 有助于几种心血管疾病的病理生理学，例如动脉粥样硬化及其危及生命的并发症。基因治疗可能是调节内皮细胞功能以预防动脉粥样硬化的一种有价值的方法。然而，仍然缺乏在血管内皮中进行转基因表达的方法。
2022年7月18日，北京大学戴志飞团队在Signal Transduction and Targeted Therapy（IF=38）在线发表题为“Spatial control of robust transgene expression in mouse artery endothelium under ultrasound guidance”的研究论文，该研究使用超声和微泡 (MB) 引导的腺相关病毒载体 (UMGAAV) 建立了一种有效且特定的策略，用于无创空间控制转基因表达到小鼠动脉的目标区域，而不会发生全身溢出，这是第一份关于体内动脉内皮中转基因表达的无创空间控制的研究。
总之，该研究结果为 UMGAAV 作为空间控制小鼠动脉中转基因表达的范式建立了概念证明。与通过手术将病毒基因载体递送到动脉内皮的方法相比，UMGAAV 能够实现靶向无创转基因表达，适用于手术无法进入的几种动脉。此外，用于UMGAAV的超声成像机是一种非常常见的，已经在临床中使用。MB 已被用于临床中的对比增强超声成像。考虑到 AAV 基因载体已在临床试验中进行了研究并取得了可喜的结果，UMGAAV 可能具有临床相关性。
功能失调的血管内皮细胞 (ECs) 有助于几种心血管疾病的病理生理学，例如动脉粥样硬化及其危及生命的并发症。基因治疗可能是调节内皮细胞功能以预防动脉粥样硬化的一种有价值的方法。然而，仍然缺乏在血管内皮中进行转基因表达的方法。在此，该研究使用超声和微泡 (MB) 引导的腺相关病毒载体 (UMGAAV) 建立了一种有效且特定的策略，用于无创空间控制转基因表达到小鼠动脉的目标区域，而不会发生全身溢出，这是第一份关于体内动脉内皮中转基因表达的无创空间控制的研究。
为了建立 UMGAAV，该研究对小鼠的左颈总动脉 (LCA) 进行了超声作用，同时将未作用的右颈总动脉 (RCA) 作为对照。为了在小鼠颈动脉中实现转基因表达，该研究使用配备有线性阵列探头的超声系统进行超声作用，工作频率为 4.4 MHz，该探头也用于临床颈动脉超声成像。在彩色多普勒模式下，可以清楚地看到小鼠颈动脉，并且可以在图像上放大整个颈动脉，从而使超声可以聚焦在该区域。
超声对小鼠动脉中转基因表达的空间控制（图源自Signal Transduction and Targeted Therapy ）
超声处理后，注射 AAV 基因载体，并通过定量实时 PCR (qPCR) 分析确定 ECs 中的转基因表达。超声处理显著增加了 LCA 中的转基因表达，这与声功率和 MB 剂量呈正相关。为了进一步评估转基因表达的持久性，在 UMGAAV 后的不同时间点处死小鼠。qPCR分析显示LCA ECs中的转基因表达从第4天开始增加，并在第4周达到最大值。在第 8 周，LCA ECs 中的转基因表达仍然保持在非常高的水平。有趣的是，EGFP 也在 LCA 的内侧和外膜层（M + A）中表达。在第 4 周，LCA M + A 中的转基因表达比 RCA M + A 中的高约 86 倍，表明 UMGAAV 也可用于靶向其他血管细胞如平滑肌细胞的基因递送。
为了更好地了解 UMGAAV 的潜在机制，应用了Evans Blue染色。正如预期的那样，超声处理增加了 LCA 的渗透率，但渗透率可以在 24 小时后恢复。动脉的通透性变化程度与超声的声功率有关。可以通过调整彩色多普勒成像中彩盒的大小来控制超声作用的面积。AAV 基因载体进一步用荧光染料标记以指示 AAV 在动脉中的分布。当应用超声作用时，动脉的通透性增加。AAV 可以很好地分散在 ECs 和内侧层中，更多的 AAV 将被细胞内化。
从理论上讲，UMGAAV 可用于将靶向基因递送至所有可以通过超声成像可视化的动脉。该研究在腹主动脉和股动脉中进行了 UMGAAV。在彩色多普勒超声成像下，可以清楚地看到肾上腹主动脉（SAA）和肾下腹主动脉（IAA）。正如预期的那样，超声作用可以增加腹主动脉的通透性。MB 注射后，可以在这两个部分中的任何一个中实现选择性转基因表达。使用类似的方法，该研究还可以选择性地治疗股总动脉的主要分支，并且在单独作用 RFA 时诱导右股动脉 (RFA) 中的强转基因表达。
总之，该研究结果为 UMGAAV 作为空间控制小鼠动脉中转基因表达的范式建立了概念证明。与通过手术将病毒基因载体递送到动脉内皮的方法相比，UMGAAV 能够实现靶向无创转基因表达，适用于手术无法进入的几种动脉。此外，用于UMGAAV的超声成像机是一种非常常见的，已经在临床中使用。MB 已被用于临床中的对比增强超声成像。考虑到 AAV 基因载体已在临床试验中进行了研究并取得了可喜的结果，UMGAAV 可能具有临床相关性。
参考消息：
https://www.nature.com/articles/s41392-022-01031-w
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