超声靶向破坏微泡定位释放技术促基因转染最佳参数的研究进展

[摘要] 运用超声靶向破坏微泡定位释放技术（UTMD）最重要的是参数的优化，应满足既可以获得高的转染效率的同时又对大部分细胞没有损害。目前许多研究都致力于将转染率高、组织损伤小的转染参数进行优化，但影响转染效果的因素有很多，如超声强度，占空比，辐照时间，微泡浓度，微泡性质，质粒浓度，不同细胞种类等，本文就目前UTMD技术促基因转染最佳参数进行综述，期望为UTMD更好的应用于基因治疗提供研究基础。

[关键词] 超声；微泡；转染；参数

[中图分类号] R445.1 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2017）09（b）-0033-04

Research progress of ultrasound-targeted microbubble destruction technology promoting gene transfection with optimal parameters

MA Jie MU Yuming

Department of Echocardiograrhy， First Affliated Hospital of Xinjiang Medical University， Xinjiang Uygur Autonomous Region， Urumqi 830011， China

[Abstract] The optimization of parameters is the most important in ultrasound-targeted microbubble destruction （UTMD）， this parameter should achieve both high transfection efficiency while at the same time most of the cells without damage. At present， many studies have focused on optimizing the transfection parameters for those with high transfection efficiency and small tissue damage. However， there are many factors that affect the transfection effect， such asultrasound intensity， duty cycle， irradiation time， microbubble concentration， microbubble properties， plasmid concentration， different cell types. This article reviewes the best parameters of gene transfection in UTMD， and expectes to provide a basis for UTMD to be better applied to gene therapy.

[Key words] Ultrasound； Microbubbles； Transfection； Parameter

超聲靶向破坏微泡定位释放技术（ultrasound-targeted microbubble destruction，UTMD）是一种新型的无创性基因转移技术，UTMD介导的基因治疗以其低免疫原性、非侵袭性、靶器官高度特异性以及可以增强大分子通过质膜穿透能力等特点，可明显提高基因转染率。然而获得较高的基因转染率，需要对有关转染参数进行系统研究并优化，由于不同的转染参数对不同组织细胞具有不同的生物学效应，而目前UTMD技术促进基因转染尚无统一优化的参数指标，因此，深入研究最佳转染参数以提高基因转染率成为目前的研究方向，本文就此问题进行综述，期望为UTMD技术更好的运用于基因治疗奠定基础。

1 UTMD的概念

UTMD是指在体内或体外以微泡作为基因载体，在合适的超声辐照条件下，微泡逐渐或突然活化或爆破，产生一系列生物学效应，如一过性的使细胞膜通透性增加，从而促进靶基因或药物进入感兴趣细胞或组织[1-3]，且不会干扰基因在细胞内表达，是一种理想的基因载体传递方法[4-5]。研究表明超声破坏微泡造影剂时，产生的机械作用和空化作用可以增加细胞膜的通透性、导致微血管破裂、内皮细胞间隙增宽，从而促进外源性的目的基因进入靶细胞[6-7]，增强目的基因的转染及表达效率[8]。UTMD作为一种非侵袭性的靶向基因传递方法[9-10]，具有运输和释放特殊物质到靶组织和靶器官的潜力[11]，可以改变局部微环境[12]，可以促进干细胞归巢[13]，已成为一种极具潜力的基因传递方法。

2 UTMD促进基因转染的机制

为了促进UTMD技术更好的发展，了解UTMD机制并分析其在超声、微泡、细胞和组织中复杂的交互作用，才能更好地理解UTMD技术在基因转染中的发展和作用[14-17]。UTMD技术的基本原理是在特定部位进行适当的超声辐照，携带目的基因的微泡在特定部位发生空化效应，使目的基因或药物到达靶组织或细胞。空化效应是超声作用于液体和气态夹杂物（空化核）之间的一种物理现象，有两种类型的空化：稳定空化和瞬时空化。在稳定空化中，由于所施加的声压，空化核经历周期性和规则的变化；在瞬时空化的情况下，虽然空化核也受所施加的声压进行周期性变化，但空化核的体积会迅速增大，继而猛烈地爆破[18]。微泡可以由脂质，白蛋白，糖类，生物相容性聚合物和其他材料组成[19-20]，由于其反射超声的物理特性，传统上被作为超声对比剂；微泡作为空化核可以在超声波作用下扩张和收缩，当声压达到更高水平时就会发生破裂，因此微泡作为基因载体可以在感兴趣的位点以高的局部浓度释放，通过外源性给予超声微泡来增加空化核的数目极大程度地增加了超声辐照引起空化效应的可能性[21-22]，UTMD通过空化效应可以增加细胞膜的通透性，增加基因转染的有效性，是一种新颖的药物和基因传递的方法。UTMD技术已广泛应用于各种体内和体外研究中[23-25]，为靶向基因治疗提供了一个极具前景的方式[26-27]。

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