功能失調(diào)的血管內(nèi)皮細(xì)胞(ECs) 是包括動(dòng)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(xì)胞的功能有望實(shí)現(xiàn)對動(dòng)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(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控轉(zhuǎn)基因表達(dá)的有效方法。北京大學(xué)未來技術(shù)學(xué)院戴志飛教授團(tuán)隊(duì)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(dòng)脈血管內(nèi)皮細(xì)胞轉(zhuǎn)基因遞送新策略（UMGAAV），首次以無創(chuàng)的方式實(shí)現(xiàn)了動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞轉(zhuǎn)基因表達(dá)的空間調(diào)控，并且在小鼠模型中實(shí)現(xiàn)了對頸動(dòng)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(tuán)隊(duì)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(dòng)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(dòng)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(shí)現(xiàn)外源基因在該區(qū)域的高特異性表達(dá)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示超聲的作用可以使內(nèi)皮細(xì)胞中轉(zhuǎn)基因的表達(dá)提高約24倍，并且能維持高表達(dá)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(dá)提高了約86倍，表明UMGAAV也可以用于其它血管細(xì)胞（如平滑肌細(xì)胞）的轉(zhuǎn)基因靶向遞送。

除頸動(dòng)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(xiàng)工作中，該團(tuán)隊(duì)在小鼠腹主動(dòng)脈和股動(dòng)脈中成功驗(yàn)證了UMGAAV策略的可行性。最后，他們測試了UMGAAV 在治療動(dòng)脈粥樣硬化中的應(yīng)用，在小鼠頸動(dòng)脈部分結(jié)扎動(dòng)脈粥樣硬化模型中，UMGAAV介導(dǎo)的KLK10基因（團(tuán)隊(duì)新鑒定的一個(gè)動(dòng)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(dòng)脈斑塊的形成。

綜上，戴志飛教授團(tuán)隊(duì)建立了一種通過超聲影像引導(dǎo)實(shí)現(xiàn)外源基因在動(dòng)脈血管內(nèi)皮特定區(qū)域可控表達(dá)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(gè)臨床試驗(yàn)中得到驗(yàn)證，微泡超聲造影劑為戴志飛教授團(tuán)隊(duì)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(yàn)。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(jìn)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)