功能失調(diào)的血管內(nèi)皮細胞(ECs) 是包括動脈粥樣硬化在內(nèi)多種心血管疾病的病理生理學(xué)基礎(chǔ)，通過導(dǎo)入外源基因調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細胞的功能有望實現(xiàn)對動脈粥樣硬化等疾病的治療。然而，目前仍然缺乏在血管內(nèi)皮中進行精準(zhǔn)調(diào)控轉(zhuǎn)基因表達的有效方法。北京大學(xué)未來技術(shù)學(xué)院戴志飛教授團隊使用臨床診斷用超聲和微泡超聲造影劑聯(lián)合腺相關(guān)病毒（AAV）載體建立了一種超聲影像引導(dǎo)的在體動脈血管內(nèi)皮細胞轉(zhuǎn)基因遞送新策略（UMGAAV），首次以無創(chuàng)的方式實現(xiàn)了動脈內(nèi)皮細胞轉(zhuǎn)基因表達的空間調(diào)控，并且在小鼠模型中實現(xiàn)了對頸動脈斑塊的治療。該研究成果近期以“Spatial control of robust transgene expression in mouse artery endothelium under ultrasound guidance”為題在Signal Transduction and Targeted Therapy雜志在線發(fā)表。

為了建立UMGAAV策略，研究團隊使用臨床診斷用超聲成像系統(tǒng)，其工作頻率為4.4?MHz，該探頭也用于臨床頸動脈超聲成像。在彩色多普勒模式下，可以清楚地看到小鼠的頸動脈，并且可以在圖像上選擇感興趣區(qū)域，從而使超聲可以聚焦在該區(qū)域。注射微泡后，可以在成像探頭發(fā)出的超聲作用下將微泡在感興趣區(qū)域選擇性爆破，從而提高該區(qū)域組織的通透性。之后注射AAV載體可以實現(xiàn)外源基因在該區(qū)域的高特異性表達，實驗結(jié)果顯示超聲的作用可以使內(nèi)皮細胞中轉(zhuǎn)基因的表達提高約24倍，并且能維持高表達8周以上。此外，超聲的作用還將外源基因在血管內(nèi)膜和外膜中的表達提高了約86倍，表明UMGAAV也可以用于其它血管細胞（如平滑肌細胞）的轉(zhuǎn)基因靶向遞送。

除頸動脈外，理論上來說UMGAAV可用于將外源基因遞送至所有可以通過超聲成像監(jiān)測到的血管區(qū)域。在這項工作中，該團隊在小鼠腹主動脈和股動脈中成功驗證了UMGAAV策略的可行性。最后，他們測試了UMGAAV 在治療動脈粥樣硬化中的應(yīng)用，在小鼠頸動脈部分結(jié)扎動脈粥樣硬化模型中，UMGAAV介導(dǎo)的KLK10基因（團隊新鑒定的一個動脈粥樣硬化抑制基因，eLife 2022, 11, e72579）的靶向遞送能夠顯著抑制小鼠頸動脈斑塊的形成。

綜上，戴志飛教授團隊建立了一種通過超聲影像引導(dǎo)實現(xiàn)外源基因在動脈血管內(nèi)皮特定區(qū)域可控表達的新方法。該方法所使用的超聲成像儀器已在臨床上廣泛使用，AAV 基因載體已在多個臨床試驗中得到驗證，微泡超聲造影劑為戴志飛教授團隊自主研發(fā)，已獲中國藥監(jiān)局批準(zhǔn)，正在開展多中心III期臨床試驗。因此，UMGAAV 具有很好的臨床轉(zhuǎn)化潛力。

該論文的共同第一作者為北大未來技術(shù)學(xué)院博士后劉仁發(fā)和2018級博士生屈帥，北大未來技術(shù)學(xué)院戴志飛教授為通訊作者，佐治亞理工學(xué)院和埃默里大學(xué)的Hanjoong Jo教授也為本研究的順利進行提供了幫助。該研究主要得到國家自然科學(xué)基金（No.81930047; No. 82102062）和中國博士后科學(xué)基金（2020TQ0008）的支持。

來源：北京大學(xué)