AAV-PCSK9 | 动脉粥样硬化造模利器

动脉粥样硬化是一种脂质代谢障碍有关的全身性疾病。它的特点是血液中的脂质进入动脉管壁像粥样斑块沉积，造成动脉狭窄、动脉变硬。动脉粥样硬化的早期通常没有症状，但是严重时根据其影响可能造成冠状动脉疾病、中风、周边动脉疾病以及肾功能衰竭。一般而言，动脉粥样硬化的相关症状在中年之后才会出现。

图1、动脉粥样硬化示例图
 

目前造成动脉粥样硬化的原因尚不明确。相关的风险因子包括血液中胆固醇异常、高血压、糖尿病、吸烟、肥胖、动脉粥样硬化的家族史、以及不健康的饮食习惯。但目前公认低密度脂蛋白（ LDL ）属于致动脉粥样硬化的脂蛋白。动脉内皮下LDL等脂类的沉积是血管发生动脉粥样硬化的必备条件。血管壁的斑块由脂肪、胆固醇、钙、血栓、结缔组织、以及其他血液中物质组成。斑块使得血管变得狭窄，含氧血的运送也因此被干扰。

动脉粥样硬化的诊断常包括理学检查、心电图、心脏压力测试等等。预防动脉粥样硬化的方式一般包括健康饮食、运动、戒烟、以及维持正常体重、用以降低血中胆固醇的他汀类药物、抗高血压药，或是阿司匹林与抗凝血剂都常用来治疗动脉粥样硬化。除了药物之外，经皮冠状动脉介入治疗、冠状动脉绕道手术、以及颈动脉内膜切除手术等手术也可以用来治疗动脉粥样硬化。

PCSK9（proprotein convertase subtilisin/kexin type 9）：前蛋白转化酶枯草溶菌素转化酶9，已经成为降脂药物研发及动脉粥样硬化干预的热门靶点。它主要在肝脏、肠道表达, 在肾脏、脑等中也有少量表达。PCSK9与低密度脂蛋白颗粒(LDL)的受体结合，该受体通常在细胞外液中每个颗粒运输 3,000至 6,000个脂肪分子（包括胆固醇）。肝脏和其他细胞膜上的 LDL受体 (LDLR)结合并启动细胞外液中的 LDL颗粒摄入细胞，从而降低 LDL颗粒浓度。如果 PCSK9被阻断，更多的 LDLR会被回收并出现在细胞表面，以从细胞外液中去除 LDL颗粒。因此，阻断 PCSK9可以降低血液中的 LDL颗粒浓度。

反之，提高PCSK9浓度可用于构建动脉粥样硬化模型。Martin Mæng Bjørklund课题组将AAV-PCSK9单次尾静脉注射给C57BL/6NTac雌鼠，用高脂饲料喂养12周后，小鼠主动脉出现动脉粥样硬化病变，主动脉根部组织学显示病变进展至纤维粥样硬化阶段。

实验证明，AAV-PCSK9单次尾静脉注射配合高脂饲料喂养可用于构建动物动脉粥样硬化模型。包装PCSK9腺相关病毒 (rAAV-D377Y-mPCSK9/ rAAV-D374Y-hPCSK9) ， 通过尾静脉注射的方法，将 2-5×10E11vg病毒注射至8周龄左右的小鼠体内，然后高脂饮食喂养12周后进行取材检测。该方法不依赖转基因动物，能快速诱导动物动脉粥样硬化。

图2 pAAV-PCSK9质粒示意图（Bjørklund MM, et al. Circulation Research. 2014）

[1] Bjørklund, M. M., Hollensen, A. K., Hagensen, M. K., Dagnæs-Hansen, F., Christoffersen, C., Mikkelsen, J. G., & Bentzon, J. F. (2014). Induction of atherosclerosis in mice and hamsters without germline genetic engineering. Circulation research, 114(11), 1684-1689.

[2] Kumar, S., Kang, D. W., Rezvan, A., & Jo, H. (2017). Accelerated atherosclerosis development in C57Bl6 mice by overexpressing AAV-mediated PCSK9 and partial carotid ligation. Laboratory Investigation, 97(8), 935-945.