在前兩期中，我們介紹了視網膜和肌肉組織的靶向調控策略，在本期中，我們為您帶來了a**在胰腺組織研究中的靶向策略。 胰腺
胰腺是兼具內分泌和外分泌功能的腺體，其生理作用和病理變化與生命息息相關。 胰實質由兩部分組成：外分泌和內分泌部分。 外分泌區的腺泡細胞分泌胰液，含有多種消化酶，這些酶通過各級導管排入十二指腸，在食物消化中起著重要作用。 內分泌科是散布在外分泌科之間的大量細胞，稱為胰島，多種細胞分泌不同的激素，如細胞分泌胰島素，細胞分泌胰高血糖素，δ細胞分泌生長抑素，進入血液或淋巴，參與生理調節。
胰腺的體內基因遞送，特別強調基因轉移到特定細胞，以研究和剖析關鍵基因在胰腺疾病發展中的生理和病理作用。 腺相關病毒（A**）作為基因遞送的重要載體之一，具有較高的安全性和物種相容性。 針對不同的組織和不同的細胞選擇合適的血清型、特異性啟動子和注射方法，可以有效提高外源基因的組織特異性表達效率。
1. 血清型的選擇
重組 A** 通過改變包裝質粒中的 CAP 基因來改變血清型，使其具有不同的組織嗜性或易感細胞型別。 既往研究表明，A**6、A**8、A**9和A**-PAN對胰腺具有良好的感染能力，其中A**8型應用最廣泛，A**6對胰管具有良好的感染效率[2]。
Jimenez V等人通過導管注射將不同血清型A**注射到胰腺中，並在乙個月後取樣進行免疫螢光檢測，在所有血清型和劑量下，腺泡細胞被有效和廣泛地轉導（圖1-A），導管細胞可以被A**6有效感染（圖1-B），而A**8和A**9胰腺在整體感染中更有效[1]。 在另一項研究中，Quirin Ka 等人使用 SCA** 進行導管逆行注射以感染胰腺，如圖 2 所示，A**6 更好地感染腺泡細胞（圖 2-C）、導管（圖 2-D）和胰島（圖 2-E）[2]。
圖1通過導管注射不同血清型的A**-CAG-GFP，以感染胰腺腺泡細胞。
圖2通過導管注射注射不同血清型的SCA**-EF1A-EGFP以感染胰腺。
2. 組織（細胞）特異性啟動子
胰腺中的細胞組成很複雜，不同啟動子的應用可以幫助研究人員在不同細胞中實現目的基因表達的選擇性。 例如，導管細胞可以選擇SOX9啟動子，胰腺細胞可以選擇胰島素2（INS2）啟動子，胰島細胞可以選擇GCG作為特異性啟動子，PDX1啟動子常用於轉基因小鼠，以實現胰腺中的基因特異性表達。
1. 胰島細胞啟動子-pxd1
PDX1 是最早在發育中的胰腺中表達的基因之一，該基因在個體發育細胞中的表達逐漸公升高，在腺泡細胞和其他內分泌細胞中的表達水平較低。 該啟動子常見於胰腺靶向轉基因小鼠中，其他cre遺傳特異性和高度靶向的小鼠品系是通過利用來自PDX1啟動子上游調控區的不同增強子片段而衍生的[3]。 如圖3所示，Kang R等人將PDX1-Cre小鼠與floxed HMGB1小鼠雜交，產生純合胰腺細胞HMGB1敲除小鼠，基因分型分析證實了小鼠基因型以及HMGB1基因在胰腺細胞中的表達[4]。
圖3使用 PDX1 啟動子特異性敲除胰腺組織中的 HKGB1
2. 胰島細胞啟動子-INS2
胰島素基因編碼胰島素，在齧齒動物中有兩個拷貝，即INS1和INS2，目前認為INS1是從INS2部分逆轉錄而來的，但兩者具有相同的調控區，INS2和INS1啟動子廣泛用於基因工具小鼠和A**的組織特異性基因表達，大鼠INS2啟動子也稱為RIP。 在“NR3C1糖皮質激素受體啟用促進胰腺細胞自噬超載響應葡萄糖脂毒性”中，Wu T等人構建了一種A**8載體，該載體通過INS2啟動子特異性啟動靶基因的轉錄，並通過腹膜內注射將其遞送至胰島。目的基因表現出有效的胰島細胞特異性表達[5]。
圖4A**-INS2-NR3C1 特異性染色胰腺細胞。
3. 胰島細胞啟動子-GCG
GCG基因編碼一種前肽蛋白，可以裂解成四種不同的成熟肽，其中一種是胰高血糖素，胰高血糖素由胰島細胞分泌，抑制胰島素分泌，促進肝糖原分解，從而公升高血糖。 使用導管注射將帶有GCG啟動子的A**8轉導到胰腺10天後，超過96%的胰高血糖素陽性細胞具有GFP表達[6]。
圖5A**8-GCG-PDX1-MAFA-GFP 感染胰島細胞。
表1列出了漢恆生物提供的胰腺特異性表達調控啟動子，並有試驗包可供試用，歡迎查閱。
表1漢恆生物的胰腺特異性啟動子。
3.注射方式
常見的胰腺給藥方法有全身注射和胰腺導管內注射，靜脈注射、腹腔注射等全身注射侵入性小，操作方便，但胰腺轉導效率低，小鼠注射劑量一般在10-11 vg以上; 導管注射有一定的手術門檻，但對感染的療效比全身給藥更有效[2]。
圖6a**逆行導管通過膽總管通過囊性導管輸注。
表2導管注射參考劑量[7]。
除了本文所用的胰腺組織特異性啟動子A**病毒外，漢恆生物還開發了針對神經、肌肉、腎臟、肝臟、視網膜等組織器官的a**特異性啟動子和特異性血清型。 使用合適的血清型和特異性啟動子，我們可以靶向並有效感染不同的組織和器官，在下一期中，我們將分享肝臟相關的A**特異性基因調控策略，敬請期待。
引用。 1] jimenez v, ayuso e, mallol c, agudo j, casellas a, obach m, muñoz s, sal**ert a, bosch f. in vivo genetic engineering of murine pancreatic beta cells mediated by single-stranded adeno-associated viral vectors of serotypes 6, 8 and 9. diabetologia. 2011 may;54(5):1075-86. doi: 10.1007/s00125-011-2070-3. epub 2011 feb 11. pmid: 21311856.
2] quirin ka, kwon jj, alioufi a, factora t, temm cj, jacobsen m, sandusky ge, shontz k, chicoine lg, clark kr, mendell jt, korc m, kota j. safety and efficacy of a** retrograde pancreatic ductal gene delivery in normal and pancreatic cancer mice. mol ther methods clin dev. 2017 sep 30;8:8-20. doi: 10.1016/j.omtm.2017.09.006. pmid: 29349096; pmcid: pmc5675991.
3] magnuson ma, osipovich ab. pancreas-specific cre driver lines and considerations for their prudent use. cell metab. 2013 jul 2;18(1):9-20. doi: 10.1016/j.cmet.2013.06.011. pmid: 23823474; pmcid: pmc3732107.
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6] guo p, zhang t, lu a, shiota c, huard m, whitney ke, huard j. specific reprogramming of alpha cells to insulin-producing cells by short glucagon promoter-driven pdx1 and mafa. mol ther methods clin dev. 2023 feb 11;28:355-365. doi: 10.1016/j.omtm.2023.02.003. pmid: 36879848; pmcid: pmc9984919.
7] xiao x, guo p, prasadan k, shiota c, peirish l, fischbach s, song z, gaffar i, wiersch j, el-gohary y, husain sz, gittes gk. pancreatic cell tracing, lineage tagging and targeted genetic manipulations in multiple cell types using pancreatic ductal infusion of adeno-associated viral vectors and/or cell-tagging dyes. nat protoc. 2014 dec;9(12):2719-24. doi: 10.1038/nprot.2014.183. epub 2014 oct 30. pmid: 25356582; pmcid: pmc4734891.