超声－微气泡介导的基因转染研究进展

能否成功高效地转染靶基因对于基因治疗的效果具有决定性的影响。微气泡是具有稳定的封装壳,直径为微米量级的小气泡,已作为超声造影剂被广泛应用。微气泡在超声脉冲的作用下可以在靶区释放其携带的基因并使之转染,同时超声脉冲产生的热效应和空化效应能提高转染率。若将微气泡与磁性纳米颗粒结合,还可以进一步提高转染率和转染精度,是一种理想、安全的基因载体。本文综述了由超声－微气泡介导的基因转染在近5年的主要研究成果。对影响转染率的主要因素如微气泡种类、超声辐照条件、基因及受体类型等方面做了详细的论述,并对微气泡介导基因转染过程中的安全性、长效性和差异性等问题进行了讨论。     

新型载基因微泡的制备及其在心肌细胞报告基因转染中的应用

为了提高基因黏附微泡的稳定性和基因携带容量，采用改良超声声振法将质粒-多聚乙酰亚胺（PEI）复合物整合至微泡包膜上而制备出新型载基因微泡。电泳分析及细菌转化实验表明PEI能降低超声声振对质粒结构及功能的破坏。新型载基因微泡具有良好的声学及血液流变学性能，其基因携带量明显高于基因黏附微泡。分别采用超声破裂新型载基因微泡及基因黏附微泡介导心肌细胞β-半乳糖酶基因转染。结果表明，超声破裂载基因微泡能增强裸质粒转染效率达107倍．其基因表达水平为超声破裂基因黏附微泡组的6．85倍。提示经改良法制备的新型载基因微泡是一种安全高效的基因转运载体，超声破裂载基因微泡能明显增强心肌细胞的基因转染效率。     

超声微泡造影剂的发展及最新临床应用研究

目的:超声微泡造影剂经历了不同的技术发展阶段,目前靶向微泡造影剂的应用是一个重要的研究领域。方法:超声微泡造影剂可分为普通型和特殊型两类。普通超声造影剂经历了三个发展阶段,第一代为内含空气的气泡,无包膜且尺寸大;第二代内含空气,有膜包被,尺寸小;第三代内含氟碳类气体,有稳定的膜壳。靶向微泡造影剂是一类特殊造影剂,最新研究用于超声-微泡介导的靶向分子成像,如血栓、炎症显影,还可用于溶栓治疗,靶向药物或基因治疗等方面。结果:超声造影剂的稳定性不断提高,靶向微泡造影剂经静脉注射可到达特定靶区,低能超声作用下可提高局部组织显影的分辨率。携带治疗药物或基因的靶向微泡造影剂在低频(1MHz)超声作用下产生瞬态空化效应,细胞膜的通透性增加,因而有效提高了药物或基因的转染率。结论:超声联合靶向微泡技术在临床诊断和治疗中显示出了较大的优势,但其确切的生物学机制还未清楚,超声治疗参数需进一步优化。     

超声微泡造影剂与眼科基因转染

超声辐照破坏载基因微泡造影剂进行基因转染，为眼科疾病基因治疗提供了一种安全、高效的新技术。对超声微泡介导基因转染的研究已涉及心脏、肝脏、血管等领域，在眼科学方面研究较少，研究主要集中在角膜组织。应进一步研究眼组织细胞的转染情况，优化超声照射参数。超声微泡造影剂有广阔的发展前景，其在眼科基因治疗方面必将发挥巨大的作用。     

超声破坏微泡法介导增强型绿色荧光蛋白质粒转染兔股骨头组织的安全性及可行性

背景：超声微泡转染系统已尝试于体内多部位的基因转染,但尚未见有用于骨部位基因转染的报告。 目的：观察超声破坏微泡法介导增强型绿色荧光蛋白质粒转染兔股骨头组织的效率及可行性。 方法：将日本大耳白兔按随机均分为裸转染组,预照射+裸转染组,超声定位转染组,预照射+超声定位转染,重复定位转染组。其中前2组不给予超声定向转染照射,后3组利用超声微泡破裂法介导增强型绿色荧光蛋白质粒,定向基因转染兔股骨头。各组转染1周后,于荧光显微镜下观察增强型绿色荧光蛋白在股骨头组织中的表达情况。 结果与结论：超声定位转染组,预照射+超声定位转染,重复定位转染组均有增强型绿色荧光蛋白表达,且复定位转染组增强型绿色荧光蛋白质粒在兔股骨头内的转染效率明显高于其他组(P < 0.01)。超声定位转染组,预照射+超声定位转染,重复定位转染组兔超声照射部位软组织和骨组织切片未观察到明显损伤病灶。结果证实,超声微泡破裂法能安全、有效实现增强型绿色荧光蛋白质粒在兔股骨头组织的转染。     

超声靶向微泡破坏技术及其在乳腺癌治疗方面的应用

超声靶向微泡破坏(UTMD)技术利用超声造影剂微泡(UCAs)作为载体,联合基因或药物治疗多种疾病,目前已表现出强大潜力。在乳腺癌治疗方面,低频超声辐照下微泡破裂产生的声孔效应及空化效应有效增加靶细胞内基因或药物浓度,增强对癌细胞杀伤力,具多重优点。但是,UTMD技术在实际应用中仍然面临许多问题。     

超声微泡介导pEGFP-N1转染大鼠牙囊细胞:细胞生物学性质相对稳定

背景:利用超声波和微泡对比剂相互作用,产生空化效应和机械效应,破坏细胞膜的完整性,产生暂时性、可逆性的小孔,增加细胞膜的通透性,增强微泡载体对基因的转移,提高基因转染率。目的:探讨在超声波辐照下微泡对比剂介导p EGFP-N1质粒转染SD大鼠乳鼠牙囊细胞的效率及安全性。方法:体外原代培养新生SD大鼠牙囊细胞并传至第4代,在不同条件下采用p EGFP-N1质粒转染乳鼠牙囊细胞。以不同的超声辐照时间(15,30,45,60 s)和辐照强度(0.5,1 W/cm2)两两组合进行辐照,筛选较高转染效率的参数组合并应用于后续实验。实验分组为质粒组、微泡+质粒组、超声+质粒组、超声+微泡+质粒组和脂质体+质粒组。转染48 h后倒置荧光显微镜观察p EGFP表达,MTT法检测转染后的乳鼠牙囊细胞增殖抑制率。结果与结论:超声强度为0.5 W/cm2且辐照时间为30 s时转染率明显高于其他超声参数组合。该条件下超声微泡介导p EGFP-N1质粒对乳鼠牙囊细胞的转染率高于传统脂质体介导的转染率,且对细胞活力无明显影响。提示超声微泡能安全、高效介导p EGFP-N1质粒转染大鼠牙囊细胞,其细胞生物学性质相对稳定,可为牙周组织工程提供一种较理想的基因转染方法。     

靶向转染纳米tPA基因预防狗冠脉搭桥术吻合口血栓形成和再狭窄的研究

目的探讨构建的白蛋白纳米组织型纤溶酶原激活物（tPA）基因质粒超声微泡载体靶向转染心肌组织预防冠状动脉搭桥术后吻合口再狭窄。方法建立狗冠状动脉搭桥术吻合口再狭窄模型,制备tPA基因白蛋白纳米超声微泡,超声波靶向转染心肌并获得tPA表达,观察对吻合口局部血栓形成、血管内膜细胞增殖细胞核抗原（PCNA）和PDGF-BmRNA表达以及内膜增生的影响。结果成功靶向心肌转染tPA基因并获得了tPA基因有效表达。显著减少了动脉搭桥吻合口血栓形成,抑制率100%。抑制冠状动脉吻合口处内膜细胞表达PCNA和PDGF-B mRNA。显著减少局部血管内膜厚度、内膜面积,使吻合口狭窄率减少68.29%。结论白蛋白纳米-超声微泡载体靶向转染tPA基因可预防狗冠状动脉搭桥术后吻合口血栓形成和再狭窄,这为人冠状动脉搭桥术吻合口血栓形成和再狭窄的防治提供实验基础。     

携带端粒酶反转录酶基因siRNA慢病毒载体对星形胶质细胞凋亡的影响

背景：端粒酶反转录酶对端粒酶的激活和活化有重要的作用,利用端粒酶反转录酶的慢病毒载体抑制星形胶质细胞表达对脊髓损伤修复的影响鲜见报道。目的：利用靶向大鼠脊髓源星形胶质细胞端粒酶反转录酶基因的慢病毒载体转染大鼠星形胶质细胞,并观察端粒酶反转录酶基因的慢病毒载体对星形胶质细胞凋亡的影响。方法：原代及传代培养大鼠星形胶质细胞。实验分为端粒酶反转录酶基因siRNA慢病毒载体转染组、单纯慢病毒转染组和空白组,转染后并测其转染率,且在转染后的不同时间段测量大鼠星形胶质细胞的凋亡情况。结果与结论：端粒酶反转录酶基因siRNA慢病毒载体转染组及单纯慢病毒转染组对星形胶质细胞的转染率达85%-90%。免疫荧光染色及流式细胞仪检测显示,端粒酶反转录酶基因siRNA慢病毒载体转染组在转染后24-48 h细胞凋亡率达50%-60%。在单纯慢病毒转染组及空白组细胞凋亡率并无显著改变。结果说明,携带端粒酶反转录酶基因siRNA慢病毒载体可促进大鼠脊髓星形胶质细胞凋亡。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程全文链接：     

超声微泡介导转染FKBP12.6基因对小鼠H9c2(2-1)心肌细胞中Ca2+浓度的影响

目的:探讨超声微泡介导转染FKBP12.6基因后,对小鼠H9c2(2-1)心肌细胞中Ca2 浓度的影响。方法:将pcDNA3.1-FKBP12.6质粒与白蛋白包裹微泡造影剂混合,经超声转染H9c2(2-1)细胞后,通过倒置显微镜观察心肌细胞生长状况的变化;激光共聚焦显微镜检测细胞内Ca2 浓度的变化;免疫组织化学方法检测FKBP12.6蛋白的表达。结果:超声触发微泡破裂转染的FKBP12.6基因可在心肌细胞高效表达,细胞生长良好。高表达FKBP12.6的心肌细胞中,总的钙离子浓度增加。结论:超声微泡介导FKBP12.6基因转染心肌细胞,可以明显增加心肌细胞中的Ca2 浓度,心肌细胞的收缩能力增强。     

Ultrasound imaging

Ultrasound imaging is now in very widespread clinical use. The most important underpinning technologies include transducers, beam forming, pulse compression, tissue harmonic imaging, contrast agents, techniques for measuring blood flow and tissue motion, and three-dimensional imaging. Specialized and emerging technologies include tissue characterization and image segmentation, microscanning and intravascular scanning, elasticity imaging, reflex transmission imaging, computed tomography, Doppler tomography, photoacoustics and thermoacoustics. Phantoms and quality assurance are necessary to maintain imaging performance. Contemporary ultrasonic imaging procedures seem to be safe but studies of bioeffects are continuing. It is concluded that advances in ultrasonic imaging have primarily been pushed by the application of physics and innovations in engineering, rather than being pulled by the identification of specific clinical objectives in need of scientific solutions. Moreover, the opportunities for innovation to continue into the future are both challenging and exciting.     

7. Quantitative Ultrasound

7.3.1 Transverse Transmission