超声微泡技术体内无创靶向转染β-Catenin基因提高老年小鼠心肌抗缺血损伤能力的研究

Following MI, morbidity and mortality increase with advancing age. How to change the senescence and increase the self-repairing capability of the aged heart is a new strategy. β-Catenin is a protein noted for its role in stem cell self-renewal and differentiation. At the same time, β-Catenin was involved in cell rejuvenation by regulate the aging gene and telomere shortening. And the Wnt, AKT, β-Catenin, TCF/LEF factors are downregulated in aged animals after MI. Although evidence correlates β-Catenin to aging and tissue regeneration, the mechanism of β-Catenin provide for age dependent limited regeneration in the heart has not been reported. We previously reported that ultrasound-targeted microbubble destruction(UTMD) successfully transfected genes into rodent hearts non-invasive in vivo. In current study we combine the novel in vivo target gene transfection method UTMD and the aging related gene β-Catenin, try to find a new way for old heart rejuvenation. Research proposal: 1: Comparing β-Catenin gene expression in young or old, human or mice heart. And identify the mechanism by which β-Catenin promotes cardiac rejuvenation. 2: Summary the best condition for the highest transfection efficiency of UTMD. 3: Evaluation the efficiency of UTMD mediated β-Catenin delivery pretreat promote the regeneration of the ischemic heart of old mice. We will characterize the mechanism of rejuvenation of aged heart after β-Catenin in vivo transfection. The proposed studies are both unique and novel. The results will establish new and effective treatments to restore cardiac function after MI in aged individuals.

从根本上改变老年心脏的衰老状态,提高其对疾病的应变和自我修复能力是提高老年心脏疾病患者生存率的关键。β-Catenin基因是调节细胞自我更新能力的关键因子，而近年来其抗衰老的特性也备受关注。课题组的前期研究证实，β-Catenin基因在老年人MSCs中的表达明显下降，但其是否与心脏的衰老有关尚未见报道。UTMD技术是新兴的无创靶向体内基因转染技术。本课题首次将衰老相关基因β-Catenin与UTMD技术相结合,希望找到改善老年心脏衰老状态的新方法。我们将在组织及细胞层面全面探讨β-Catenin基因与心脏衰老之间的关系；同时总结UTMD转染的最佳条件,使其进一步贴近临床应用；并通过UTMD技术,建立β-Catenin基因预处理模型,探讨β-Catenin对改善老年心脏的衰老状态,提高其对损伤的应变及修复能力的作用。希望获得延缓心脏衰老的方法,为老年心脏疾病患者的临床治疗提供重要的实验依据。

人口老龄化已成为当今世界的一个突出的社会问题，老年性疾病作为目前主要的发病种类和死亡原因越来越引起世界医疗界的关注，尤其以与年龄密切相关的缺血性心脏病为著。现有的针对老年性心脏疾病的治疗和研究，主要集中在疾病发生后对组织损伤的修复，以及如何提高疾病的治疗效果，而对于如何改善老年患者已经老化组织的衰老状态，提高其对损伤的应变和修复能力的研究并不多见。.本研究通过对人及小鼠心肌组织的检测，全面验证了β-Catenin基因的表达及功能下降是心脏老化的重要原因之一。并建立了β-Catenin基因预处理模型，通过流式细胞技术、Realtime PCR、Western blot、免疫荧光染色、超声检测，CFU等检测手段系统验证了通过心脏定向β-Catenin基因的过表达，能够显著提高心肌缺血后小鼠的心脏功能，增加梗死区域的厚度，减小梗死面积。其可能的机制是通过提高小鼠心脏组织中干细胞的数量及功能，改善了老年小鼠心脏的抗损伤及自我修复能力。同时，本课题组，创造性的合成了一种基因携带率更高的阳离子微泡，显著增加了UTMD体内基因转染的效率，并以荧光素酶质粒作为报告基因，总结出了UTMD 体内基因转染的最佳转染条件，同时全面验证了超声介导微泡基因靶向转染是一种高效、安全、靶向性高的体内基因转染技术，为超声微泡靶向体内基因转染技术的临床应用提供了详尽的临床前研究数据。.本课题通过揭示衰老的内在调控机制，应用一种新的高效、无创、体内靶向基因转染技术实现了心脏组织的基因内部调控，完成衰老心脏的年轻化，提高了其抗损伤及自我修复能力。本研究所获得的数据和信息能够从全新的角度揭示衰老的机制，同时获得延缓衰老的方法，为临床治疗提供重要的实验依据。