背景簡(jiǎn)介
腺相關(guān)病毒(AAV)因其安全高效的特質(zhì),已成為科研中不可或缺的基因遞送工具。目前廣泛用于體內(nèi)基因功能研究(如敲低、過(guò)表達(dá))、基因編輯、構(gòu)建動(dòng)物模型以及開(kāi)發(fā)基因治療策略。
近年來(lái)AAV在心血管疾病領(lǐng)域的基因治療研究中備受關(guān)注。心臟疾病如心力衰竭、心肌梗死及遺傳性心肌病,是全球范圍內(nèi)發(fā)病率和死亡率極高的重大健康難題,現(xiàn)有的藥物或介入治療多局限于癥狀緩解,難以根治其分子病因。
心臟研究應(yīng)用
AAV載體能夠?qū)⒛康幕蚍€(wěn)定遞送至心肌細(xì)胞,實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期且特異的基因表達(dá),為精準(zhǔn)調(diào)控心臟功能、修復(fù)心肌損傷提供了嶄新的技術(shù)路徑。
心臟中的細(xì)胞主要包括心肌細(xì)胞(30%)和非心肌細(xì)胞(70%,其中心臟成纖維細(xì)胞占90%)兩大類。
心肌細(xì)胞參與心臟的收縮功能,使血液泵入全身。心肌細(xì)胞分為工作細(xì)胞和自律細(xì)胞。
工作細(xì)胞
指的是可在外來(lái)刺激下產(chǎn)生興奮的細(xì)胞,包括心室肌細(xì)胞和心房肌細(xì)胞。
自律細(xì)胞
指的是沒(méi)有穩(wěn)定靜息電位的細(xì)胞,可自動(dòng)產(chǎn)生節(jié)律性的興奮,主要包括P細(xì)胞(又稱起搏細(xì)胞)和浦肯野細(xì)胞。
由于左心室的心肌壁較厚,所以在AAV的注射中,通常靶向左心室壁進(jìn)行注射。
如何選擇血清型
不同的AAV血清型具有不同的衣殼蛋白空間結(jié)構(gòu),識(shí)別不同的細(xì)胞表面受體,表現(xiàn)為不同的組織親嗜性。
在心臟研究中AAV1、AAV2、AAV6、AAV8和AAV9型對(duì)心臟有較好的感染效率。
其中AAV8和AAV9的感染效率較優(yōu)于其他血清型,AAV9 (首選)是目前公認(rèn)的高效特異性靶向心臟表達(dá)的病毒載體血清型。盡管 AAV8 的感染效果也不錯(cuò),但是沒(méi)有AAV9 的擴(kuò)散性好。
臨床上靶向心肌的AAV血清型一般為1,6和9型,其中AAV1和AAV6均可有效靶向心肌和骨骼肌細(xì)胞,而AAV9則更加傾向于對(duì)心肌的感染。
隨著AAV血清型的不斷優(yōu)化及遞送方法的改進(jìn),不僅提高了對(duì)心臟等特定組織的轉(zhuǎn)染效率,還降低了全身副作用。
如何選擇啟動(dòng)子
常見(jiàn)的廣譜型啟動(dòng)子CMV、CAG即可在心臟中較好表達(dá)。
如果特異性要求不高,可以選擇CMV啟動(dòng)子,其對(duì)心臟的轉(zhuǎn)導(dǎo)效率很高。
若要實(shí)現(xiàn)目的基因在心臟中特異性表達(dá),推薦選擇心臟特異性的啟動(dòng)子。
特異性啟動(dòng)子選擇
注射體積與病毒量推薦
AAV在心臟的注射方式有多種,心肌原位注射、冠狀動(dòng)脈注射、頸靜脈注射和尾靜脈注射均可以將藥物遞送到心臟,通常文獻(xiàn)報(bào)道較多的是心肌原位多點(diǎn)注射和尾靜脈注射。
案例解析
線粒體數(shù)量決定阿霉素誘導(dǎo)心肌細(xì)胞的心臟毒性
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物:雄性C57BL/6小鼠(6-8周齡,體重18-22克)
AAV應(yīng)用:AAV9-cTnT
注射方式:尾靜脈注射,1×10^11vg
注射體積:100μL
造模:在多柔比星誘導(dǎo)(心肌損傷如心力衰竭)前兩周,老鼠接受了1E11vg的單次靜脈注射,注射的是攜帶心臟肌鈣蛋白T(cTnT)啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)的線粒體去氧核糖核酸酶1 cDNA的腺相關(guān)病毒9型(AAV9)病毒(AAV9-mito-DNase1)。
吉滿服務(wù)
近年來(lái),AAV介導(dǎo)的基因編輯、轉(zhuǎn)基因表達(dá)及RNA干擾等策略已在多個(gè)動(dòng)物模型中取得鼓舞人心的進(jìn)展,有望為難治性心臟疾病的基因治療和個(gè)體化醫(yī)學(xué)提供有效的新方案。
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