Преобладающее использование вирусных векторных систем в доклинических моделях генной терапии отражает повышенную эффективность переноса генов при использовании этих систем. Данная эффективность является результатом включения элементов биологии отцовского вируса, что обеспечивает благоприятный исход для переноса генов. Четыре наиболее разработанные и часто используемые вирусные векторные системы обсуждаются далее. Другие вирусные векторные системы основываются на вирусе простого герпеса, вирусе semliki forest и бакуловирусе.

Рекомбинантные человеческие аденовирусные векторы являются наиболее распространенными векторами в доклинических моделях генной терапии и в клинических сердечно-сосудистых протоколах генной терапии. Сильные стороны этой векторной системы, обусловливающие ее широкое использование, включают относительную легкость продуцирования, достижение высоких функциональных титров вектора и широкий тропизм к целевым клеткам, особенно в сердечно-сосудистой системе.

С помощью аденовирусных векторов можно вызвать эффективную трансдукцию всех основных типов сердечных клеток в условиях in vitro и in vivo. Что касается кардиомиоцитов, то эффективная трансдукция in vivo была продемонстрирована на моделях генной терапии у нескольких типов млекопитающих. Тип миокардиальной трансдукции, достигнутый в этих моделях, отображает метод векторной доставки. Например, непосредственная инъекция в миокард вызывает интенсивную трансдукцию в месте инъекции, тогда как внутрикоронарная доставка обеспечивает более распространенную трансдукцию в зоне распределения сосуда.

Чтобы войти в целевую клетку, аденовирус использует рецептор аденовируса Коксаки. В этот процесс проникновения в клетку также вовлечены.

Показано, что различные маневры могут повысить эффективность переноса генов в миокард аденовирусными векторами после их внутрикоронарной доставки. Физические подходы включают методы, основанные на катетерном или хирургическом индуцировании транскоронарных градиентов давления, увеличивающем доставку генов в миокард, или на применении ультразвуковой энергии, чтобы распылить циркулирующий вектор в момент его прохождения через миокард.

Химические подходы включают использование вазодилататоров или повышающих проницаемость агентов, в результате чего облегчается перенос вектора из просвета сосуда в миокард. Целевые клетки в пределах сердечно-сосудистой системы также включают эндотелиальные и гладкомышечные клетки сосудов. При наличии интактного эндотелия внутрисосудистая доставка аденовирусных векторов приведет к избирательной доставке генов к эндотелиальным клеткам.

И наоборот, трансдукция ГМК может быть вызвана лишь после повреждения сосуда, причем с умеренной эффективностью. Аденовирусные векторы имеют широко признанную способность вызывать интенсивные иммунные и воспалительные реакции. На моделях животных показано, что аденовирусные векторы вызывают воспаление миокарда и сосудов, дисфункцию эндотелиальных клеток, вазопролиферацию и формирование тромба внутри сосуда. Дополнительные ограничения для клинического использования этих векторов включают фоновое наличие нейтрализующих антител к часто используемым векторам; образование таких антител de novo препятствует повторному назначению того же векторного серотипа.