缺血心肌组织靶向的血管内皮生长因子治疗心肌损伤的研究

Myocardial ischemia threatens humans' health. For its therapy, to increase the blood supply in ischemic myocardium is critical. Vascular endothelial growth factor (VEGF) can promote angiogenesis effectively which attracts much attention. However, it is difficult to retain the effective concentration in myocardium and the administration needs chest operation increasing the challenge and risk. These defects limit the clinical appilications of VEGF. In this study, we attempt to select ischemic myocardium targeting peptide(IMT peptide) by in vivo phage display, fuse the IMT peptide with VEGF to produce IMT-VEGF, detect the angiogenesis ability and ischemic myocardium binding ability, and evalute the therapeutic effect of myocardial ischemia by intravenous administration. This work provides a new strategy for the safe and effective therapy of myocardial ischemia.

缺血性心脏病严重威胁着人类健康，在缺血部位进行血管重建从而增加缺血区的供血是其治疗的重要方法。血管内皮生长因子（VEGF）能有效的促进血管形成，因此在缺血性心脏病的治疗中备受关注。然而，VEGF蛋白与心肌组织的结合能力较弱，致使很难在损伤部位保持有效浓度，同时心肌内侵入性定点注射需要手术开胸，增加了给药的难度和风险，这些严重限制了VEGF的临床应用。本项目中，我们拟通过体内噬菌体展示技术筛选可与缺血心肌组织特异性结合的短肽（IMT peptide），并将其与VEGF构建融合蛋白，制备具有缺血心肌组织靶向能力的VEGF蛋白(IMT-VEGF)。检测IMT-VEGF的生物学活性及与缺血心肌组织的靶向结合能力，并评价尾静脉注射后IMT-VEGF对大鼠缺血性心脏病的治疗效果，为缺血性心脏病的治疗提供新的安全有效的治疗方法。

缺血性心脏病严重威胁着人类健康，在缺血部位进行血管重建从而增加缺血区的供血是其治疗的重要方法。血管内皮生长因子（VEGF）能有效的促进血管形成，因此在缺血性心脏病的治疗中备受关注。然而，VEGF蛋白与心肌组织的结合能力较弱，致使很难在损伤部位保持有效浓度，同时心肌内侵入性定点注射需要手术开胸，增加了给药的难度和风险，这些严重限制了VEGF 的临床应用。. 本项目中，通过体内噬菌体展示技术（In vivo Phage Display）筛选得到了几段可与缺血心肌特异性结合的短肽（Ischemic Myocardium Targeting Peptide）。其中，一条命名为“IMT”的短肽与VEGF融合后，构建的IMT-VEGF重组蛋白能够携带VEGF到达缺血心肌组织并与之特异性结合。当重组IMT-VEGF通过非侵入式静脉注射至心肌缺血大鼠体内，可显著提高VEGF在心肌缺血部位的有效浓度，促进缺血区的血管再生并重建旁路循环，从而改善心脏功能，具有明显的治疗效果；在小剂量重复给药实验中，小剂量的IMT-VEGF通过静脉重复给药亦能够有效诱导缺血区血运系统的重建并促进大鼠心脏功能的恢复。. 随后，我们在体外通过免疫沉淀（Immunoprecipitation，IP）的方法寻找缺血心肌组织中能够与IMT-VEGF特异性结合的蛋白。结果表明在缺血心肌组织中确实存在一个与IMT-VEGF特异结合的候选蛋白，经质谱测序鉴定后确认为心肌肌钙蛋白I（cardiac troponin I, cTnI）。cTnI 是心脏特有的调节蛋白，当心肌细胞缺氧损伤时，cTnI 暴露于细胞外基质部位，可作为IMT-VEGF在缺血心肌组织内的靶向位点。此外，cTnI在哺乳动物中具有高度保守性，可作为IMT-VEGF临床治疗的靶向位点由于猪的心脏与人的心脏较为相似故我们也在临床前大动物-猪体内确认了IMT-VEGF亦可特异性靶向至猪缺血心肌组织中，为后续研究提供理论依据。. 综上所述，IMT-VEGF大大提高了VEGF 药物治疗的安全性，既避免因大剂量给药所带来的不良反应，又可有效规避手术开胸所带来的风险，且可实现小剂量重复给药，为缺血性心脏病提供了一种具有全新的、具有临床应用潜力的治疗方案。