Изучение сердечно-сосудистых заболеваний на животных. Перенос генов в соматические клетки животных
Перенос генов — ценный подход для введения нуклеиновых кислот в соматические клетки животного для определения функции гена, выяснения патофизиологических механизмов заболевания или получения терапевтического эффекта. За последнее десятилетие перенос генов нашел применение при изучении моделей ССЗ на экспериментальных животных.
При этом использовали различные молекулярно генетические и клеточные технологии, включая сочетанпое применение переноса генов с клеточной терапией. Наглядным примером служит использование переноса генов как инструмента индукции сосудистого роста.
Рост сосудов проходит стадии ангиогенеза, артерио-генеза и лимфангиогенеза. Ангиогенез — это прорастание новых кровеносных сосудов из уже существующих. Артериогенез — это рост в мышечной ткани вспомогательных кровеносных сосудов (коллатералей) из уже существующих артериолярных анастомозов; его часто называют коллатерализацией.
Лимфангиогенез — это формирование новых лимфатических сосудов из уже существующих. Его широко используют в доклинических и клинических исследованиях. На животных моделях было обнаружено, что 2 сплайс-варианта сосудистого эндотелиального фактора роста VEGF А (vascular endothelial growth factor), а именно VEGF165 и VEGF121, обладают ангиогенными свойствами, которые оценивались в клинических исследованиях.
Плацентарный фактор роста PIGF (placental growth factor) также обладает ангиогенной активностью у животных. Фактор PIGF связывается с VEGFR-1 и участвует в ангиогенезе в условиях патологии. Примечательно, что P1GF ускоряет ангиогенез и артериогенез за счет мобилизации из костного мозга гематопоэтических стволовых клеток и клеток-предшественников эндотелия.
Возможность применения VEGF, PIGF и клеток-предшественников эндотелия в клинике для лечения ишемии остается неясной, хотя для усиления ангиогенеза делались попытки транедукции стволовых клеток фактором VEGF. Нa моделях переноса генов изучали ангиогенные свойства и других факторов роста. Показано, что индуцируемый гипоксией фактор-1-а активирует несколько ангиогенных факторов роста, включая VEGF-A, VEGFR-2, инсулипоподобный фактор-2 и эритропоэтин.
Описан фактор транскрипции домена типа «лейциновой застежки», который активирует транскрипцию VEGF.
Гипотеза, что избыточная экспрессия факторов роста в терапевтических целях приведет к росту сосудов, была проверена на нескольких животных моделях периферической и миокардиалыюй ишемии, включая трансдукцию стволовых клеток и клеток-предшественников эндотелия в условиях ex vivo.
Доставка VEGF и фактора роста фибробластов в составе аденовирусных векторов, рост сосудов в миокарде и скелетных мышцах были доказаны посредством пролиферации клеток и разрастания капилляров, хотя отмена терапии (или ослабление активности трансгена) приводило к регрессии большинства сосудов. Экспрессия VEGF > 4 нед сопровождается настолько выраженным ремоделированием, что рост новых сосудов персистирует в течение нескольких месяцев после прекращения терапии VEGF.
При работе с экспериментальными животными крайне важными для стабилизации вновь формируемых сосудов оказываются гемодинамические факторы и сохранение кровотока. Более того, прогностическая эффективность доклинических моделей на животных обратно пропорциональна размеру животного. Многие прикладные задачи и исследования с применением векторов хорошо решаются на мелких животных, таких как мыши и крысы, однако при переходе к более крупным (свиньям, собакам и овцам) становятся трудно доказуемыми.
Эффективность лечения молодых здоровых животных не всегда можно воспроизвести у пожилых людей с наличием хронических заболеваний. Действительно, сосуды у старых животных или с моделированным диабетом растут хуже. Учитывая ограничения существующих векторов, можно заключить, что многие благоприятные биологические эффекты, наблюдаемые у животных, пока не могут быть перенесены на человека.
