心臟（heart）是動(dòng)物循環(huán)系統(tǒng)中的主要器官，主要功能是推動(dòng)血液流動(dòng)，向器官、組織提供充足的血流量，以供應(yīng)氧和各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并帶走代謝的終產(chǎn)物，使細(xì)胞維持正常的代謝和功能；心臟另有內(nèi)分泌功能，其分泌的肽類(lèi)激素可起到調(diào)節(jié)血壓、尿量及人體內(nèi)水平衡的作用。許多先天性和獲得性心臟病的發(fā)病機(jī)制與心臟的遺傳和分子程序的變化密切相關(guān)，對(duì)于這類(lèi)心臟疾病的治療，基于病毒載體的基因療法具有很大的治療前景。
心臟結(jié)構(gòu)
重組腺相關(guān)病毒載體（recombinant Adeno-associated virus, rAAV）是表達(dá)基因序列的理想載體，具有血清型種類(lèi)多樣、免疫原性低、長(zhǎng)期穩(wěn)定表達(dá)基因、宿主范圍廣等優(yōu)勢(shì)，在基因功能研究和基因治療遞送載體中占據(jù)主導(dǎo)地位。
1、AAV血清型選擇
AAV血清型種類(lèi)多樣，由于AAV衣殼蛋白結(jié)構(gòu)不同，使其具有不同的組織親嗜性。AAV1、AAV6、AAV8、AAV9等血清型被報(bào)道可以高效轉(zhuǎn)導(dǎo)動(dòng)物心臟，其中AAV9血清型被認(rèn)為在小鼠心臟基因遞送具有更強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)；AAV6對(duì)體外分離培養(yǎng)的心肌細(xì)胞的轉(zhuǎn)導(dǎo)效率更高。研究者可根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)去選擇合適的病毒載體。
不同血清型感染對(duì)心臟轉(zhuǎn)導(dǎo)效率比較（頸靜脈注射1周齡小鼠，4周表達(dá)結(jié)果，PMID: 20703310）
感染效果圖
和元生物測(cè)試AAV9血清型尾靜脈注射感染心臟結(jié)果
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心臟主要由心肌細(xì)胞（cardiomyocytes, CM）組成，理想的心臟基因療法載體需要高效轉(zhuǎn)導(dǎo)心肌細(xì)胞，心肌也是橫紋肌的一種。MyoAAV1A血清型可以通過(guò)系統(tǒng)注射途徑實(shí)現(xiàn)高效、特異轉(zhuǎn)導(dǎo)橫紋肌。
和元生物測(cè)試MyoAAV1A血清型尾靜脈注射感染橫紋肌（心肌切片結(jié)果）
和元生物可提供AAV1-9、MyoAAV1A等幾十種AAV血清型病毒包裝服務(wù)。
2、啟動(dòng)子選擇
心臟中的主要細(xì)胞類(lèi)型為心肌細(xì)胞（cardiomyocytes, CM），此外還包括成纖維細(xì)胞(fibroblasts, FB)，內(nèi)皮細(xì)胞(endothelial cells, EC)，周細(xì)胞(pericytes, PC)，免疫細(xì)胞( immune），脂肪細(xì)胞(adipocytes, Adip)和神經(jīng)元(neuronal cells, NC)等。因此，在心臟基因遞送時(shí)高效特異地靶向心肌細(xì)胞尤為重要，目前，對(duì)于心肌細(xì)胞的特異性感染可以借助心肌細(xì)胞特異性啟動(dòng)子—cTnT（肌鈣蛋白，cardiac troponin T）實(shí)現(xiàn)。
和元生物測(cè)試cTnT啟動(dòng)子尾靜脈注射感染心肌細(xì)胞結(jié)果
和元生物可提供CBh、CAG、CMV、EF1a等廣泛表達(dá)啟動(dòng)子，亦可提供靶向心肌細(xì)胞的cTnT特異性啟動(dòng)子，幫助您構(gòu)建高效、特異性靶向心臟的rAAV載體。
心血管領(lǐng)域研究利器
和元生物重磅推出AAV-Heart系統(tǒng)，可以通過(guò)尾靜脈注射高效特異靶向心臟
3、注射方式及注射劑量
靶向心臟的基因遞送方式包括心肌定點(diǎn)注射、靜脈注射、冠狀動(dòng)脈注射、皮下注射等，目前針對(duì)小鼠心臟基因遞送常用的注射方式主要為心肌定點(diǎn)注射和尾靜脈注射。
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幾種常見(jiàn)注射方式比較
表中注射用量為成年小鼠注射劑量。
基于rAAV載體的心臟基因遞送方式（PMID: 21792180）。(a) 靜脈注射（Systemic venous delivery）；(b)冠狀動(dòng)脈注射（coronary delivery）；(c)心肌定點(diǎn)注射（Intramyocardial delivery）
4、應(yīng)用案例
借助rAAV載體攜帶cTnT啟動(dòng)子通過(guò)尾靜脈注射可特異性感染心肌細(xì)胞，揭示了LPA3介導(dǎo)的LPA信號(hào)通路對(duì)早期心肌細(xì)胞增殖調(diào)控的作用機(jī)制。（詳情請(qǐng)點(diǎn)擊中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院胡盛壽院士/陳曦教授團(tuán)隊(duì)揭示LPA3介導(dǎo)的溶血磷脂酸信號(hào)通路促進(jìn)小鼠出生后心臟再生）
AAV感染心臟（PMID: 35673578）
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病毒產(chǎn)品 |
AAV9-cTnT-3Flag-LPA3 |
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實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 |
新生鼠、成年鼠 |
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注射方式 |
背部皮下注射-新生鼠；心肌定點(diǎn)-成年鼠 |
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感染部位 |
心臟 |
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病毒用量 |
1E+11vg，10 μL-新生鼠；20μL-成年鼠 |
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檢測(cè)時(shí)間 |
＞2周 |
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借助rAAV-DIO載體配合Col1a2-CreERT鼠通過(guò)頸靜脈注射可感染心臟成纖維細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)對(duì)心臟病的機(jī)制研究。
AAV感染心臟（PMID: 35673578）
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病毒產(chǎn)品 |
pAAV-CGB-DIO-Wnt4-miR30shRNA-WPRE,pAAV-CMV-DIO-Wnt4-3xFLAG-WPRE |
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實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 |
Col1a2-CreERT鼠 |
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注射方式 |
頸靜脈注射 |
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感染部位 |
心臟 |
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病毒用量 |
100 μL，1E+11vg |
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檢測(cè)時(shí)間 |
＞2周 |
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參考文獻(xiàn)
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[6] PMID: 35673578
[7] PMID: 28169951
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[9] PMID: 32379579
[10] DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-020-2797-4