心臟（heart）是動物循環(huán)系統(tǒng)中的主要器官，主要功能是推動血液流動，向器官、組織提供充足的血流量，以供應(yīng)氧和各種營養(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)，對于這類心臟疾病的治療，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，具有血清型種類多樣、免疫原性低、長期穩(wěn)定表達(dá)基因、宿主范圍廣等優(yōu)勢，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等血清型被報道可以高效轉(zhuǎn)導(dǎo)動物心臟，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；AAV6對體外分離培養(yǎng)的心肌細(xì)胞的轉(zhuǎn)導(dǎo)效率更高。研究者可根據(jù)實驗?zāi)康摹嶒炘O(shè)計去選擇合適的病毒載體。
不同血清型感染對心臟轉(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血清型可以通過系統(tǒng)注射途徑實現(xiàn)高效、特異轉(zhuǎn)導(dǎo)橫紋肌。
和元生物測試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、啟動子選擇
心臟中的主要細(xì)胞類型為心肌細(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，在心臟基因遞送時高效特異地靶向心肌細(xì)胞尤為重要，目前，對于心肌細(xì)胞的特異性感染可以借助心肌細(xì)胞特異性啟動子—cTnT（肌鈣蛋白，cardiac troponin T）實現(xiàn)。
和元生物測試cTnT啟動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)啟動子，亦可提供靶向心肌細(xì)胞的cTnT特異性啟動子，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注射、靜脈注射、冠狀動脈注射、皮下注射等，目前針對小鼠心臟基因遞送常用的注射方式主要為心肌定點注射和尾靜脈注射。
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幾種常見注射方式比較
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)冠狀動脈注射（coronary delivery）；(c)心肌定點注射（Intramyocardial delivery）
4、應(yīng)用案例
借助rAAV載體攜帶cTnT啟動子通過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信號通路對早期心肌細(xì)胞增殖調(diào)控的作用機(jī)制。（詳情請點擊中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院胡盛壽院士/陳曦教授團(tuán)隊揭示LPA3介導(dǎo)的溶血磷脂酸信號通路促進(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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實驗動物 |
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-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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檢測時間 |
＞2周 |
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借助rAAV-DIO載體配合Col1a2-CreERT鼠通過頸靜脈注射可感染心臟成纖維細(xì)胞，實現(xiàn)對心臟病的機(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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實驗動物 |
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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檢測時間 |
＞2周 |
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參考文獻(xiàn)
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[6] PMID: 35673578
[7] PMID: 28169951
[8] PMID: 28726495
[9] PMID: 32379579
[10] DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-020-2797-4