超声靶向破坏微泡介导基因传输在心血管疾病中的研究进展_刘阳春

伤，在细胞膜表面形成许多大小不等、数 造影剂治疗缺血性心脏病，利用超声破坏 微泡注入小鼠体内，通过超声辐照实现基
量不一的小孔 （ 声孔效应） ，并可使周围 携带 HGF 的超声微泡可实现 HGF 在急性 因在损伤血管靶向传输，与对照组相比，
靶细胞间隙增宽。同时，微泡破裂产生的 心肌梗死大鼠心腔内靶向释放，结果显示 超声辐照组的内膜 /中层面积比明显减小，
与超声空化效应有关［15 － 。 16］ 这种空化效 进缺血 组 织 血 管 再 生［25］。2004 年 Kondo 用。Inagaki 等［31］通过建立大鼠股动脉损
应可导致细 胞 膜 通 透 性 增 加 或 细 胞 膜 损 等［26］首先报道利用携带基因的超声微泡 伤模型，将携带有 NF － κB decoy 的超声
定转录因子结合从而阻止转录因子进入细
的特点，是一种有效的非病毒、适合体内
HGF 不仅是强有力的肝细胞分裂因 胞核，抑 制 特 定 基 因 激 活［30］。NF － κB
基因传输的转染技术［13 － 。 14］
子，亦是一种血管生成因子，通过与血管 decoy 可阻止 NF － κB 进入细胞核，进而
研究表明，UTMD 介导基因传输主要 上皮细胞、心肌细胞上相应受体结合，促 抑制多种炎性递质表达并最终起到抗炎作
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超声靶向破坏微泡介导基因传输在心血管疾病中的研究进展
刘阳春，李 浪
【摘要】 随着分子生物学技术的不断发展，基因治疗在心血管疾病中的应用日益广泛，但无论是基因的直接注 入还是以质粒和腺病毒作为载体均存在转染率低及安全性方面的问题。已有研究证实超声靶向破坏微泡可实现基因在 心肌组织的靶向释放，提高转染率，增强治疗效果。本文就超声靶向破坏微泡介导基因传输在心血管疾病中的研究进 展做一综述。
用日益广泛，但如何实现基因的高效转染 部位的靶向治疗，是一种高效、安全、具
一直备受关注。众所周知，基因直接注入 有靶向 性 的 非 病 毒 基 因 传 输 技 术［3］。本
后易被血液中的酶快速降解，其治疗作用 文就超声靶向破坏微泡 （ UTMD） 介导基
不能通过裸露的基因实现； 而腺病毒可能 因传输在心血管疾病中的研究进展做一
的空化效应和化学反应，使外源大分子有 肌梗死面积并抑制心肌梗死后左室重构。 成，防 治 PCI 术 后 再 狭 窄。 ＲNA 干 扰
机会通过这些小孔、间隙进入细胞内，为 Cong 等［20］以心肌梗死大鼠为模型，取得 （ ＲNAi） 是 指 利 用 双 链 ＲNA （ dsDNA ）
DNA 转染和表达外源基因产物提供了基 了类似的效 果。研究证 实 UTMD 可 介 导 诱导同 源 靶 基 因 的 mＲNA 特 异 性 降 解，
来，靶向超声造影剂已成为国内外的研究 进入血循环后应避免被免疫系统或 DNA
热点，不仅可用于病变组织的靶向分子显 酶降解； （ 2） 能透过内膜屏障进入细胞
体内； （ 3） 避免被细胞体内的溶酶体降
基金项目： 国家自然科学基金资助项目 （ 81260042）
作者单位： 530021 广西南宁市，广西医科 大学第一附属医院心血管内科 广西心血管病 研究所
【关键词】 心血管疾病; 转染; 基因; 超声疗法; 超声靶向破坏微泡 【中图分类号】 Ｒ 394. 114 【文献标识码】 A doi： 10. 3969 / j. issn. 1007 － 9572. 2013. 10. 072 刘阳春，李浪． 超声靶向破坏微泡介导基因传输在心血管疾病中的研究进展 ［J］． 中国全科医学，2013，16 ( 10) : 3512 － 3514，3518． ［www. chinagp. net］
UTMD 是指携带药物或基因的超声微 缺血性心脏病的主要机制为促进心肌缺血 管再狭窄中起重要促进作用［29］。组织因
泡造影剂到达特定组织时，利用高机械指 区域的血管新生，改善心肌血流灌注。有 子途径抑制剂 （ TFPI） 可抑制TNF － α诱
数的超声辐照破坏微泡，使微泡携带的药 研究发现，一些多肽类生长因子具有促进 发的 NF － κB 活化，在防治血管再狭窄中

Ｒesearch Progress in Gene Therapy Mediated by Ultrasound － targeted Microbubble Destruction for Cardiovascular Disease LIU Yang － chun，LI Lang． Department of Cardiology，the First Affiliated Hospital of Guangxi Medical University，Guangxi Cardiovascular Institute，Nanning 530021，China
同时把影响局限在特定部位和治疗时间。 （ FGF） 、肝细胞生长因子 （ HGF） 、缺氧 转染是抑制基因活化的重要技术。将 de-
更重要的是与病毒载体相比，此方法并发 诱导 因 子 （ HIF － 1α ） 、 血 管 紧 张 素 1 coy 导入 靶细胞 后，decoy 可 与 胞 浆 内 特
症少，具有高效性、低细胞毒性和靶向性 （ Ang － 1） 等 。 ［23 － 24］
【Abstract】 With rapid development of techniques in molecular biology，gene therapy provides an efficient approach for treatment of cardiovascular disease． But the transfection rate is low and the safety is always an issue，regardless of whether the therapeutic gene was injected to the target directly or with the help of naked plasmid and adenovirus． Ultrasound － targeted microbubble destruction （ UTMD） technique has become a potential strategy for target － specific gene delivery by facilitating uptake of the released gene into tissue and cell． Ｒesearch has suggested that it could improve the transfection rate and the treatment effect． Herein，we discussed the research progress in gene therapy mediated by ultrasound － targeted microbubble destruction in cardiovascular disease in this article．
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的组织损伤［12］。因此如何实现基因安全、 4 UTMD 介导基因传输治疗心血管疾病 （ IκB － α） 降解，进而激活 NF － κB，后
有效的传输一直备受关注。
的体内应用
者可通过调控炎性因子 （ 如单核细胞趋
2 UTMD 介导基因传输的理论基础
4. 1 UTMD 与缺血性心脏病 基因治疗 化蛋白 3，MCP － 3 ） 的表达，在防治血
成为基 因 发 挥 治 疗 作 用 的 有 效 载 体［1］， 综述。
其转染率高，但因存在肝毒性、致癌、致 1 基因治疗心血管疾病的现状
畸等作用而难以推广应用； 裸质粒虽避免
外源基 因 要 到 达 靶 组 织 发 挥 治 疗 作
了上述不 利 影 响，但 转 染 率 低［2］。近 年 用，需要具备如下条件： （ 1） 外源基因
通讯作者： 李浪，530021 广西南宁市，广 西医科大学第一附属医院心血管内科 广西心 血管病研究所； E － mail： drlilang@ 163. com
解； （ 4） 能进入细胞核内发挥基因治疗 作用。裸露的外源基因进入血循环后可被 血液中的酶快速降解，因此要实现基因的 靶向传输需借助载体。目前，基因载体主 要包括病毒类载体［4］和非病毒载体［5］。
分子物质的摄取，为实现靶向基因传输提 疗性血管生成”［22］。在治疗缺血性心脏病 超声辐照组可明显增加血管内皮细胞 TF-
供了可能。通过 UTMD 可极大降 低 当 前 的基因选择方面，目前多采用血管内皮生 PI － 2 表达，进而抑制血管内血栓形成并
临床系统给药的危险，在增加基因传输的 长因 子 （ VEGF ） 、 纤 维 细 胞 生 长 因 子 起到抗血管再狭窄作用。引诱剂 （ decoy）
病毒类载体主要来源于腺病毒相关病 毒、反转录 病 毒 和 慢 病 毒 等， 其 中 腺 病 毒［6］是应用 较 为 广 泛 的 病 毒 类 基 因 传 输
载体，具 有 较 高 的 基 因 转 染 率。Suckau 等［7］利用腺 病 毒 及 腺 病 毒 相 关 病 毒 运 载 干扰 ＲNA，经主动脉途径注入心力衰竭 大鼠体内，结果显示 ＲNAi 可使心肌细胞 内受磷蛋白表达沉默，进而改善心力衰竭 大鼠的血流动力学，证实病毒类载体可增 加外源基因在靶组织的转染率而发挥治疗 作用。虽然存在上述优点，但病毒类载体 因存在潜在的肝毒性、致癌、致畸作用及 免疫原性而难以推广应用［8 － 9］。非病毒类 载体包括化学方法 （ 如脂质体法） 和物 理方法 （ 如基因枪、电击法等） 。与病毒 类载体相比，非病毒类载体避免了上述缺 点，并可携带 分 子 量 较 大 的 基 因［10］。裸 质粒是其中应用较多的一类，但易被血浆 中的 DNA 酶降解，脂质体联合裸质粒介 导基因传输虽对裸质粒起到了一定的保护 作用，却同样存在转染率较低的问题［11］。 物理方法作为一种侵入性基因传输方法， 虽可实现基因的传输，但会带来不同程度