本文由Takeshi Suda和Dexi Liu共同撰写，两位作者均来自美国匹兹堡大学药学院（University of Pittsburgh School of Pharmacy）。该论文于2007年12月发表在期刊《Molecular Therapy》第15卷第12期，标题为《Hydrodynamic Gene Delivery: Its Principles and Applications》。这是一篇综述论文（类型b），系统阐述了流体力学基因递送技术（hydrodynamic gene delivery）的原理、发展历程及应用前景。

流体力学基因递送技术的核心机制
该技术通过快速注射大体积DNA溶液产生瞬时流体压力，直接作用于毛细血管内皮细胞和实质细胞（parenchymal cells）。其关键突破在于利用流体力学压力（hydrodynamic pressure）在毛细血管内形成短暂通透性增强窗口，使“裸露DNA”（naked DNA）穿过内皮屏障并通过细胞膜孔隙进入靶细胞（如肝细胞）。论文提出“水力穿孔机制”（hydroporation）模型：注射后肝窦状隙（sinusoids）内皮间隙扩张、基底膜断裂，同时肝细胞膜形成临时性孔隙，DNA通过物理作用进入细胞质。实验证据显示，啮齿动物模型中基因表达效率可达治疗水平（如凝血因子IX长期表达），且肝酶指标在72小时内恢复正常。

技术优化与动物模型验证
论文详细列举了针对不同组织器官的递送方案优化：
1. 肝脏靶向：通过尾静脉（tail vein）注射8%-10%体重的生理盐水溶液（小鼠模型），利用逆向血流（retrograde flow）将DNA集中递送至肝脏。电子显微镜观察证实肝细胞胞浆稀释、窦状隙结构暂时性破坏，但30分钟内肝脏体积恢复。
2. 肌肉组织：通过股动脉（femoral artery）局部注射，猪后肢肌肉转染效率达22%（最高60%），证明大动物模型的可行性。
3. 肾脏递送：经肾静脉（renal vein）注射可实现特异性基因沉默，如靶向结缔组织生长因子（connective tissue growth factor）的反义寡核苷酸可缓解肾纤维化。

临床应用挑战与解决方案
作者指出人类应用需解决两大问题：
1. 注射体积缩减：通过靶向局部血管（如肝静脉导管术）将体积降至1.5%体重（猪模型验证），但仍需开发计算机控制的实时压力调节设备以避免组织损伤。
2. 安全性评估：虽然啮齿动物可耐受心脏短暂充血，但人类需避免全身循环超负荷。建议采用影像引导（如X光）的局部血管注射，分次处理不同肝叶以提高安全性。

技术应用的多元化拓展
该综述系统总结了流体力学递送在多个研究领域的成功案例：
- 基因治疗：治疗血友病（凝血因子VIII/IX）、法布里病（α-半乳糖苷酶A）、糖尿病（胰岛素基因）等，其中α-1抗胰蛋白酶（α-1 antitrypsin）在小鼠肝脏持续表达超过1年。
- 疾病模型构建：通过递送乙肝病毒基因组（hepatitis B virus genome）建立小鼠肝炎模型，突破了物种受体限制。
- 基因功能研究：用于启动子活性分析（如CYP2B9调控元件）、RNA干扰（如靶向FAS基因的siRNA缓解肝损伤）及免疫调节（IL-12质粒抗肿瘤响应）。

技术比较与优势分析
与传统病毒载体或脂质体相比，流体力学递送的独特性在于：
1. 高效性：肝细胞转染效率显著高于电穿孔或化学转染。
2. 普适性：适用于DNA、RNA、蛋白质及合成化合物（如荧光标记物）的共递送。
3. 操作简便：无需载体构建，可直接使用裸DNA。

未来研究方向
论文强调需进一步探究内皮通透性的分子机制，开发精准压力控制系统，并拓展至更多组织（如中枢神经系统）。首次人体试验（2006年美国基因治疗学会报告）证明了临床转化的潜力，但需结合生物医学工程优化递送装置。

综述价值与意义
本文首次全面整合了流体力学基因递送的基础理论与应用数据，为基因治疗领域提供了从实验室到临床的路线图。其核心贡献在于：
1. 阐明物理力学生物效应与基因递送的交叉学科机制；
2. 提出标准化参数框架（如注射速度、体积与靶器官血管结构的关联性）；
3. 推动非病毒载体技术的临床转化，尤其为肝脏遗传病治疗开辟新途径。