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心血管系统是人体的循环系统,包含心脏和血管两大部分。血管系统根据部位可分为心血管(心脏周围的供血系统)、脑血管(脑部供血系统)和外周血管(躯干、四肢和内脏的血管),共同维持体内环境稳态、新陈代谢和各组织器官的生理机能。
动脉和静脉的管壁主要由血管内皮细胞和血管平滑肌细胞构成,毛细血管主要是单层内皮细胞和基膜组成。血管壁细胞在调节血管稳态中扮演着重要角色。血脑屏障是中枢神经系统的关键结构,由内皮细胞和周细胞组成,对血液与大脑进行物质交换、保护神经组织免受毒素和病原体侵害至关重要。内皮功能障碍或中膜血管平滑肌受损会导致动脉粥样硬化、主动脉瘤、脑卒中、高血压等心血管疾病,目前治疗策略有限,主要集中在预防和外科手术介入。基因治疗为心血管疾病提供了新思路。
腺相关病毒(AAV)载体具有安全性好、宿主范围广、免疫源性低、长期转基因表达等优点,已成为基因治疗的优选工具。AAV通过不同的血清型和组织/细胞特异性启动子实现对特定组织或细胞的感染。AAV血清型的选择与感染效率密切相关,AAV1、AAV5和AAV9血清型能够有效感染主动脉,而AAV-Vec血清型则特别适合于血管内皮细胞的感染。AAV-BR1血清型具有脑血管内皮细胞特异性,而AAV-BI30则同时适用于脑血管和动脉、静脉内皮细胞的感染。
组织/细胞特异性启动子能够增强AAV对特定组织或细胞的感染效率。TIE1启动子在血管内皮细胞中特异性表达,可作为靶向血管内皮细胞的特异性启动子。SM22α启动子在平滑肌细胞中特异性表达,适用于靶向感染平滑肌细胞。
注射方式和剂量对AAV的递送至关重要。系统性注射(如尾静脉注射)和原位注射(如结扎法和凝胶孵育)是递送AAV的常见方式,而脑立体定位注射适合脑血管感染。通过合理选择血清型、启动子、注射方式和剂量,可以有效实现AAV对心血管系统不同组织和细胞的特异性感染。
心血管系统的血管部分介绍了AAV在靶向感染血管细胞的应用,包括血清型选择、组织/细胞特异性启动子、注射方式和剂量等关键因素。了解这些策略有助于推动基因治疗在心血管疾病中的应用,未来将继续探索体内不同组织/细胞特异性的更多可能性。