心力衰竭基因治疗的研究进展

心力衰竭基因治疗的研究进展
李雪杰
【摘要】心力衰竭是一个全球性问题,目前全世界有3800万患者,且随着人口老龄化,这个数字会逐渐增加.基因治疗是将目的基因导入靶细胞,转移并表达特异的基因,从而改善失去正常功能的蛋白质,或是抑制不利基因的表达,根据心力衰竭时神经内分泌、细胞因子的改变,考虑不同的病因,导入不同的基因,达到治疗心力衰竭的目的.心力衰竭基因治疗至今已开展近30年,存在某些靶点研究被淹没的同时,已有部分基因治疗的研究开展至临床试验,以下对心力衰竭基因治疗的最新研究进展做一综述.%Heart failure is a global problem and it is currently estimated at 38 million patients worldwide,with an increasing population aging.Gene therapy is the purpose of the target gene into target cells,transfer and expression of specific genes,thereby improving the loss of normal function of the protein,or inhibition of adverse gene expression,according to heart failure neuroendocrine,cytokines change,consider different causes,import different genes,to achieve the purpose of treatment of heart failure.Gene therapy of heart failure has been carried out for nearly 30 years,some of the target study has been declining,and some gene therapy research has been carried out to clinical trials.The following review is the latest research progress in gene therapy of heart failure.
【期刊名称】《心血管病学进展》
【年(卷),期】2018(039)003
【总页数】3页(P385-387)
【关键词】心力衰竭;基因治疗;细胞转染
【作者】李雪杰
【作者单位】首都医科大学附属北京友谊医院心内科,北京100050
【正文语种】中文
【中图分类】R541.6;R459.9
心力衰竭是由多种临床综合征所组成的一种复杂且进行性进展的疾病，是世界范围内死亡和致残的主要原因之一，其主要表现为心脏不能向生物体提供足够量的血液以维持代谢需求。

此外，心力衰竭可由多种病理改变所致，包括心肌梗死、压力超负荷(主动脉瓣狭窄和高血压)、炎性心肌病(心肌炎)和容积过载(瓣膜反流)[1]。

这
些不同的病因导致应激刺激的延长，其中涉及到的细胞因子和细胞反应会引起心室重构，出现如心肌细胞肥大、纤维化、凋亡和内皮功能障碍，随后心脏结构及舒缩功能受损[2]。

心力衰竭的治疗主要采用药物疗法，虽然目前药物治疗可以一定程度上控制疾病，但其不能从根本上治疗心力衰竭。

随着分子生物学的发展及人类基因学的研究进展，现代认为心力衰竭与心肌细胞某些基因表达、调控异常有关。

采用基因治疗心力衰竭已经成为一个新的前景。

迄今为止，基因治疗心力衰竭在动物实验模型中已获得成功，并开始应用于人的心脏，其主要研究如下。

1 钙循环相关基因治疗
1.1 肌质网Ca2+-ATP酶
肌质网Ca2+-ATP酶(SERCA2a)在调节心肌细胞中的胞内Ca2+浓度起到关键作用。

Ca2+在心脏舒张期通过SERCA2a从胞内返回到肌质网。

研究发现，心力衰
竭的心肌细胞中，Ca2+在收缩期浓度降低，舒张期浓度增加，提示SERCA2a存
在Ca2+重摄取异常，并有研究证明SERCA2a在心力衰竭中的表达和活性降低[3]。

Beeri等[4]证实了在二尖瓣反流和心肌梗死的羊模型中通过基因传递后SERCA2a
表达增加，能够改善心脏功能及重构。

在容量超负荷的猪模型中，Kawase等[5]
应用腺相关病毒(AAV)1进行SERCA2a的基因传递后使SERCA2a表达正常化，
结果表明心脏的变力性可以得到改善。

心脏疾病经皮给药钙上调基因治疗(Calcium Up-Regulation by Percutaneous Administration of Gene Therapy
in Cardiac Disease，CUPID)试验使用基因治疗人类心力衰竭，第一阶段Ⅰ/Ⅱ期临床试验通过冠状动脉传递AAV1-SERCA2a，第一阶段的结论通过症状表明了心脏功能和心脏重构得到改善[6]。

二期试验(CUPID2)虽未达到其终点[终末事件(全
因死亡、心脏移植、左心室辅助装置植入或动态恶化心力衰竭)的心力衰竭相关住院]；但已报道治疗组的6分钟步行测试得到了改善[7]。

作为CUPID项目的伴随
研究，AAV1-巨细胞病毒-SERCA2a基因治疗心力衰竭试验(AAV1-CMV-Serca2a GENe Therapy Trial in Heart Failure，AGENT-HF)以专门确定SERCA2a基因
传递对心脏重构参数的影响，通过心脏CT测量左室收缩末期的容积作为评估指标，AGENT-HF研究未能显示AAV1-SERCA2a给药后的心脏重构参数存在改善趋势[8]。

目前原因考虑为尽管已经证实SERCA2a在动物模型中可持续转基因表达，
但T细胞介导的免疫应答可能会限制人类患者AAV1-SERCA2a的表达[9]。

1.2 S100 Ca2+-结合蛋白 A1
S100 Ca2+-结合蛋白 A1(S100A1)是一种Ca2+敏感蛋白，能增加心肌肌质网
Ca2+-ATP酶活性，减少舒张期肌质网Ca2+漏出，并在肌质网Ca2+循环中起重要作用，故其具有作为心脏疾病基因治疗的潜力。

S100A1可能还在心肌能量平衡[10]、维持肌原纤维完整性和再生中起作用[11]。

心肌梗死大鼠模型中应用
S100A1可观察到心脏功能及重构得以改善，并且改善可长期持续[12-13]。

同样，
心肌梗死的猪模型应用S100A1基因传递后，左心室收缩、舒张功能可有改善[14]。

Brinks等[15]将S100A1基因传递至体外人类心力衰竭的心室肌细胞(取自27个
严重缺血性收缩性心力衰竭患者进行心脏移植原心脏的心室心肌)，结论表明细胞
收缩性和肌质网功能可以得到改善。

目前正在审查一项实验，其拟加入凋亡抑制相关酶募集结构域(apoptosis repressor with caspase recruitment domain，ARC)的基因以治疗心力衰竭，计划在杜宾犬的扩张型心肌病模型上使用AAV6-
S100A1-ARC，以控制充血性心力衰竭[16]。

2 β肾上腺素能信号传递系统相关基因治疗
心力衰竭患者交感神经系统的激活与发病率和死亡率增加相关。

有研究已经证实通过β肾上腺素受体的靶向基因治疗来改变钙循环或其调节激酶[17]。

G蛋白偶联受体激酶2活性升高导致同源脱敏，从而降低激活的β受体与其G蛋白之间的相互
作用，导致心力衰竭恶化[18]。

G蛋白偶联受体激酶2的肽抑制剂(βARKct)在体
外递送至人心力衰竭心肌细胞后，其收缩功能可改善[19]。

βARKct基因传递至猪心肌梗死模型，可观察到心脏收缩功能及心室重构得到改善[19]。

在绵羊心肌梗死模型中，βARKct基因传递的心肌圆周分数缩短、心指数正常化[20]。

3 腺苷酸环化酶6相关基因治疗
腺苷酸环化酶是G蛋白信号级联的一部分，其将ATP转化成环磷酸腺苷和焦磷酸以响应β肾上腺素能受体的刺激传导[21]。

尽管有研究显示长期β肾上腺素能受
体刺激的增加会加重心力衰竭，但腺苷酸环化酶6(AC6)的作用似乎是有利的[22]。

实验显示，AC6异构体的过表达可改善小鼠中的SERCA2a功能和心脏收缩功能[18]。

在猪的心力衰竭模型(起搏器术后调节快速心率完成左室射血分数减低的模型)中，冠状动脉内应用腺病毒传递AC6基因，结果提示左心室功能及重构均得到改善[23]。

最近有使用腺病毒基因传递AC6应用于人类心力衰竭(射血分数<40%)临床试验Ⅱ期的研究，AC6基因转移组因心力衰竭入院的人数减少，治疗组和安
慰组之间的严重不良事件没有差异，试验继续在12个月的随访中[24]。

此外，研
究表明射血分数的改善有剂量依赖性，与缺血组相比，非缺血性心力衰竭组获益更大[24]。

4 血管内皮生长因子B
血管内皮生长因子具有强烈的促血管内皮细胞增殖和促进新生血管生长的功能，在心肌组织缺血后修复过程中起重要调节作用。

人心脏病中心肌血管内皮生长因子
B(VEGF-B)的表达水平下降[25]。

有研究者将pcDNA3.1/hVEGF-B质粒DNA直
接注射至Wistar大鼠心肌梗死模型的心肌中，结果显示实验组心脏左室射血分数、收缩期室壁增厚率、左心室舒张末期压力及收缩末期压力均有改善[26]。

Huusko
等[27]利用AAV9将 VEGF-B基因传递至 C57BL小鼠主动脉缩窄术后心力衰竭模型，左室射血分数及心室重构均得到明显改善。

有研究发现心脏特异性转基因小鼠过表达VEGF-B167异构体会导致心力衰竭[28]。

AAV介导VEGF-B167基因传递给心肌梗死大鼠心力衰竭模型，可保存其心肌收缩力并且阻止心肌细胞凋亡[29]。

尽管最初对大型动物心脏进行基因传递存在重重困难，但如今临床前的大型动物模型基因治疗研究已经显示出鼓舞人心的结果。

许多不同的分子靶点需要考虑，细胞凋亡基因如P53基因、半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶-3基因、α-肌球蛋白肌原化等的基因治疗近10年已鲜少报道，未来心力衰竭基因治疗的研究将着重于发展安全性、可行性、靶向性的基因转载体系，使目的基因能够在靶细胞内高效表达。

最终，各种心脏疾病所致心力衰竭的最适候选基因可能会有所不同。

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