劉俊鵬 施海峰

室性心律失常(ventricular arrhythmia,VA)的治療一直以來(lái)都是心律失常研究領(lǐng)域的難點(diǎn)與熱點(diǎn)，目前主要的治療手段包括抗心律失常藥物、植入型心律轉(zhuǎn)復(fù)除顫器和導(dǎo)管消融等[1-2]。然而，這些治療方法均存在一定的局限性，如療效欠佳、存在相關(guān)不良反應(yīng)及風(fēng)險(xiǎn)仍較高等。近年來(lái)，隨著以基因治療為代表的生物治療在單基因疾病領(lǐng)域取得成功，以及對(duì)VA致病基因及分子機(jī)制的認(rèn)識(shí)不斷深入，對(duì)于難治性的遺傳性和獲得性VA，基因治療將可能成為一種具有廣闊應(yīng)用前景的治療選擇。本文就該領(lǐng)域的研究進(jìn)展進(jìn)行概述。

1 基因治療概述

基因治療是通過(guò)對(duì)靶細(xì)胞內(nèi)某個(gè)基因的修復(fù)和(或)替換來(lái)增強(qiáng)、補(bǔ)充、校正或抑制該基因的異常表達(dá)，使其表達(dá)產(chǎn)物，即相應(yīng)蛋白質(zhì)的數(shù)量增加或減少，蛋白質(zhì)功能增強(qiáng)或減低，從而影響疾病進(jìn)程，最終達(dá)到治療目的[3]。這項(xiàng)全新的概念于1972年由Freedmann和Roblin首次提出。不同于傳統(tǒng)的小分子藥物和抗體藥物在蛋白質(zhì)水平進(jìn)行調(diào)控，基因治療可在基因水平，即DNA或mRNA的水平發(fā)揮作用，因此對(duì)于致病基因明確而傳統(tǒng)藥物在蛋白水平難以發(fā)揮作用的靶點(diǎn)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。由此可見(jiàn)，基因治療的設(shè)計(jì)是基于一個(gè)假設(shè)，即在充分表征的生物途徑中改變特定蛋白質(zhì)，從而可能達(dá)到治療效果。因此，深入了解疾病的病理生理機(jī)制對(duì)確定基因治療策略(過(guò)度表達(dá)基因還是抑制基因表達(dá))至關(guān)重要。

另外，為實(shí)現(xiàn)基因治療，還需要載體和構(gòu)建體兩個(gè)關(guān)鍵部分。載體即基因遞送系統(tǒng)，包括病毒載體和非病毒載體。隨著不斷開(kāi)發(fā)和優(yōu)化，載體系統(tǒng)已獲得了重大突破，以腺相關(guān)病毒載體為代表的病毒載體成為主流。構(gòu)建體是治療成分，由啟動(dòng)子和核酸組成，其中，核酸包括cDNA、siRNA、miRNA或shRNA。近年來(lái)，在免疫缺陷、血友病和骨骼肌疾病的單基因疾病的研究中，基因治療取得了重大突破；心臟及腫瘤領(lǐng)域的基因治療已成為新的熱點(diǎn)[3-4]。

2 基因治療應(yīng)用于遺傳性室性心律失常

遺傳性VA是由基因突變所致，這些基因突變?cè)黾恿诵穆墒С：托呐K性猝死的風(fēng)險(xiǎn)?；蛲蛔兛蓪?dǎo)致離子通道疾病，如長(zhǎng)QT綜合征、兒茶酚胺敏感性多形性室速(catecholaminergic polymorphic ventricular tachycardia,CPVT)、Brugada綜合征，也可導(dǎo)致心臟結(jié)構(gòu)異常，如肥厚型心肌病、擴(kuò)張型心肌病，或兩種形式共同存在。常規(guī)的治療方案不能從根本上減少心律失常的發(fā)作，但如果從基因水平進(jìn)行干預(yù)，則有望使心律失常得到根治。

CPVT是以高猝死風(fēng)險(xiǎn)為特點(diǎn)的單基因遺傳疾病，已知多種基因突變通過(guò)影響肌漿網(wǎng)鈣通道蛋白R(shí)yR2的功能，破壞細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)，從而觸發(fā)VA。近些年，基于CPVT的遺傳學(xué)機(jī)制開(kāi)展了不少基因治療研究。Denegri等[5-6]率先將CPVT致病基因——心臟鈣螯合蛋白基因(CASQ2)作為治療靶點(diǎn)，開(kāi)展基因治療研究。他們將野生型CASQ2基因作為構(gòu)建體、腺相關(guān)血清型9病毒(adeno-associated virus 9,AAV9)作為載體，注射到成年CASQ2基因敲除小鼠模型體內(nèi)；20周后觀察到鈣螯合蛋白等表達(dá)水平正常化，CASQ2導(dǎo)致的電生理和超微結(jié)構(gòu)異常得以改善，相關(guān)心律失常消失，首次證實(shí)了基因治療的有效性[5]。隨后，Denegri等[6]又針對(duì)成年CASQ2突變小鼠模型進(jìn)行研究，同樣發(fā)現(xiàn)小鼠的CPVT表型得到減輕。Bongianino等[7]針對(duì)RyR2突變基因開(kāi)展基因治療研究，他們采用RNA干擾技術(shù)抑制RyR2突變基因的表達(dá)，從而增強(qiáng)了野生型等位基因的表達(dá)。從研究結(jié)果看，野生型RyR2 mRNA的比例較突變型增加了1倍；蛋白定量顯示，治療后小鼠心臟中總RyR2水平降低了15%，心肌細(xì)胞電學(xué)活動(dòng)及超微結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定[7]。針對(duì)RyR2突變基因，還可以實(shí)施基因編輯技術(shù)。Pan等[8]通過(guò)AAV9在RyR2雜合突變小鼠中導(dǎo)入CRISPR/Case9和基因組RNA以糾正RyR2突變；結(jié)果顯示，該治療方法可有效抑制體內(nèi)心肌細(xì)胞中引起疾病的等位基因的表達(dá)，心律失常的發(fā)生顯著減少。鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)是一種促腎上腺皮質(zhì)激素激活的激酶，有致心律失常作用，是CPVT的潛在治療靶點(diǎn)。Bezzerides等[9]基于CaMKⅡ抑制肽技術(shù)開(kāi)展了基因治療研究，以AAV9為載體，將CaMKⅡ抑制肽導(dǎo)入RyR2雜合突變小鼠中，發(fā)現(xiàn)心肌細(xì)胞心律失常表型受到抑制，心律失常發(fā)生率明顯下降。

3 基因治療應(yīng)用于瘢痕性室性心律失常

缺血性心肌病或心肌梗死導(dǎo)致的瘢痕性VA，是最常見(jiàn)的惡性心律失常類型。它的發(fā)生機(jī)制是局部折返的形成，因此，改善瘢痕邊界區(qū)域心肌的不應(yīng)期及傳導(dǎo)是此類心律失常治療的關(guān)鍵。無(wú)論是抗心律失常藥物還是導(dǎo)管消融，均是基于此機(jī)制發(fā)揮治療效應(yīng)的，然而這兩種治療方法均不能從根本上實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)及持久的治療?；蛑委煆幕蛩竭M(jìn)行干預(yù)，理論上能從根本上改變心肌細(xì)胞的致心律失常機(jī)制，具有潛在的治療價(jià)值。

早期的基因治療專注于改善離子通路。Sasano等[10]在心肌梗死后室速的豬模型中，以腺病毒為載體，將編碼KANH2鉀通道的基因?qū)胄募」Ｋ礼：蹍^(qū)域，發(fā)現(xiàn)動(dòng)作電位時(shí)程、有效不應(yīng)期均明顯延長(zhǎng)，并且VA的發(fā)生率顯著下降。近年來(lái)，通過(guò)改善細(xì)胞偶聯(lián)、細(xì)胞興奮性來(lái)恢復(fù)心臟傳導(dǎo)逐漸成為新的研究熱點(diǎn)。在心肌梗死后室速的豬模型中，Greener等[11]將縫隙連接蛋白43(Cx43)基因通過(guò)腺病毒導(dǎo)入心肌梗死的瘢痕邊界區(qū)域，發(fā)現(xiàn)隨著連接蛋白表達(dá)的增多，心臟傳導(dǎo)得到恢復(fù)，與此同時(shí)VA的發(fā)生減少。同樣，在小鼠模型中，使用慢病毒介導(dǎo)的Cx43基因治療方法，也獲得了相似的結(jié)果[12]。另外，采用骨骼肌鈉通道伴或不伴縫隙連接蛋白32(Cx32)表達(dá)的基因治療方法，其療效也被一些研究所證實(shí)[13-16]。

綜上，以基因治療為代表的生物治療近年來(lái)取得了重大突破，但在VA治療領(lǐng)域，該療法仍處在探索階段。新型病毒載體的運(yùn)用極大地促進(jìn)了基因治療在心律失常領(lǐng)域的應(yīng)用。難治性的遺傳性和獲得性VA是基因治療的合適靶點(diǎn)，然而，目前相關(guān)研究尚處在臨床前階段，動(dòng)物模型多限于小鼠，缺乏心臟解剖，或是電生理更接近人類心臟的大型動(dòng)物或靈長(zhǎng)類動(dòng)物的研究，使得基因治療的有效性及安全性缺乏研究數(shù)據(jù)支持，尤其是難以評(píng)估致心律失常風(fēng)險(xiǎn)等。總之，生物治療在不久的將來(lái)有望逐漸成為VA治療的可選項(xiàng)，擁有十分廣闊的應(yīng)用前景。