第十五章：动脉粥样硬化中的RNA疗法

第一节章节概述

本章由Miron Sopic撰写，来自贝尔格莱德大学药学院医学生物化学系与卢森堡卫生研究所心血管研究单元，主要探讨RNA疗法在动脉粥样硬化性心血管疾病（ASCVD）治疗中的应用与进展。尽管近年来心血管治疗领域取得了显著进展，但临床上对于创新疗法的需求依然迫切——现有疗法虽能有效降低低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C），却仍存在显著的残余风险，即在LDL-C水平控制良好的患者中，动脉粥样硬化仍可能进展或触发急性心血管事件。这一残余风险促使研究者将目光投向脂质代谢之外的致病机制，尤其是炎症、内皮功能障碍和平滑肌细胞功能异常。

本章系统性地梳理了当前及新兴的RNA疗法类型，包括核酸适配体（Aptamers）、反义寡核苷酸（ASOs）、RNA干扰（RNAi）以及RNA编辑（RNA editing）四大技术路线，并对每种技术的分子机制、化学修饰策略、代表性药物及临床研究现状进行了详细阐述。本章还特别强调了GalNAc缀合技术作为肝靶向递送的核心手段，在多种RNA药物中发挥的关键作用。通过对这些前沿疗法的综合评述，本章旨在为读者构建起从分子靶点发现到临床转化较为完整的知识框架。

从全书定位来看，本章属于"功能性研究进展"类章节，与全书聚焦转录组学与动脉粥样硬化关系的核心主题紧密呼应——RNA疗法本质上是对特定RNA分子的靶向调控，而转录组学技术恰是发现这些致病RNA靶点的重要工具。理解RNA疗法的机制与局限，对于读者把握转录组学研究的临床转化方向具有重要参考价值。

第二节关键问题与研究动机

2.1 核心科学问题

本章围绕以下关键科学问题展开：

问题一：残余心血管风险从何而来？ 即使在接受高强度他汀类药物治疗的ASCVD患者中，LDL-C水平达标后心血管事件仍频繁发生。这一现象提示，LDL-C并非动脉粥样硬化的唯一驱动因素，炎症反应、内皮功能障碍和平滑肌细胞表型转换等病理过程同样扮演着重要角色。如何针对这些非传统靶点开发有效干预手段，是当前心血管研究领域的重大课题。

问题二：能否通过靶向RNA实现精确的基因表达调控？ 与传统小分子药物或单克隆抗体不同，RNA疗法通过碱基互补配对识别特定RNA序列，实现高度序列特异性的基因沉默或表达调控。这种"精准打击"的潜力使得RNA疗法成为治疗遗传性脂质代谢障碍和难治性高胆固醇血症的有力候选。

问题三：如何实现RNA药物的组织和细胞特异性递送？ RNA分子本身通透性差、易被核酸酶降解，且难以穿透细胞膜。将RNA药物选择性递送至病变组织（如动脉粥样斑块）而避免累及正常组织，是实现安全有效治疗的核心瓶颈。

问题四：RNA编辑与DNA编辑相比有何独特优势？ CRISPR/Cas9等DNA编辑技术具有永久性基因组修改的风险，而RNA编辑提供了一种可逆的、瞬时的治疗窗口，理论上更具安全性。但在心血管疾病领域，RNA编辑技术尚处于早期探索阶段。

2.2 研究动机与科学意义

传统降脂疗法主要依赖他汀类药物、依折麦布和PCSK9抑制剂，它们共同指向肝脏脂质代谢这一核心环节。然而，这些疗法的局限性日益凸显：一方面，部分患者因遗传因素或代谢异常对他汀类药物响应不佳；另一方面，即使PCSK9抑制剂能够将LDL-C降低超过50%，仍有相当比例的患者发生心血管事件。这促使研究者寻求全新治疗路径。

RNA疗法的核心优势在于其"从基因到治疗"的直通车模式——通过直接靶向上游RNA分子，可以从源头上调控致病蛋白的产生，其效果理论上比间接抑制已合成蛋白质的药物更为彻底。此外，RNA疗法在给药频率和患者依从性方面也展现出显著优势。例如，Inclisiran仅需每半年给药一次，相比需要频繁注射的PCSK9单克隆抗体大幅提升了患者的治疗体验。

从更宏观的视角看，RNA疗法代表了"精准医学"理念在心血管领域的落地实践。通过识别患者特异性的RNA表达谱（如特定miRNA的异常上调或lncRNA的突变），理论上可以实现真正意义上的个体化治疗。

第三节主要分子机制与技术原理

3.1 核酸适配体（Aptamers）

核酸适配体是一类长度为20至100个碱基的单链RNA、DNA或RNA-DNA杂合分子。与抗体类似，适配体能够以高亲和力和高特异性结合特定靶标分子，但具有合成成本低、可化学修饰、批次间一致性高等优势。适配体的筛选依赖SELEX（Systematic Evolution of Ligands by EXponential Enrichment）技术，该技术通过多轮"筛选—洗脱—扩增"的迭代循环，从包含数十亿随机序列的文库中富集出对靶标具有高亲和力的适配体分子。

适配体通过其独特的三维折叠结构与靶标形成紧密结合。一个代表性案例是第三代靶向血管性血友病因子（VWF）的适配体BT200。VWF在血小板聚集和血栓形成中发挥关键作用，尤其是在高剪切力条件下（如动脉粥样硬化导致的血管狭窄处）。BT200靶向VWF的A1结构域，有效阻断VWF与血小板 GPIb 受体的相互作用，从而抑制病理性血栓形成。与传统抗血小板药物（如阿司匹林、氯吡格雷）相比，BT200的作用机制更为精确，有望在减少出血并发症的同时提供更强的抗栓效果。

REG1抗凝系统则展示了适配体作为可逆性抗凝疗法的潜力。该系统由pegnivacogin（靶向活化IX因子的适配体）和anivamersen（互补寡核苷酸解毒剂）组成，两者可形成特异性结合，实现抗凝效果的"开关式"调控。这一设计思路为急性冠脉综合征患者的抗凝治疗提供了新范式，尽管该项目的III期临床试验目前处于暂停状态。

3.2 反义寡核苷酸（ASOs）

ASOs是长度为18至25个核苷酸的合成短链核酸，设计为与特定RNA靶序列完全互补配对。ASOs通过多种机制调控基因表达，本章重点介绍了以下几类：

GapmeRs：这类ASOs中央为DNA或LNA区域，两端为修饰RNA片段。GapmeR与靶RNA结合后，募集RNase H酶（一种存在于细胞质和细胞核中的核酸酶），后者识别DNA-RNA杂合双链并切割RNA链，从而实现基因沉默。GapmeRs在肝脏靶向递送中应用广泛。Volanesorsen靶向APOC3 mRNA，通过阻断apoC-III蛋白合成使血浆甘油三酯水平显著降低；Mipomersen靶向apoB-100 mRNA，使循环中的apoB、LDL-C和Lp(a)水平分别降低36%、33%和20%；Olezarsen同样靶向APOC3 mRNA，在II期临床试验中实现了20%至60%的甘油三酯降低幅度。

AntagomiRs：这是一类经过化学工程改造的单链ASOs，设计用于抑制特定内源性miRNA。它们通过与目标miRNA形成高度稳定的双链结构，阻止该miRNA进入RISC（RNA诱导沉默复合体），从而解除该miRNA对下游靶mRNA的沉默。RG-125（AZD4076）靶向miR-103和miR-107，这两种miRNA参与胰岛素敏感性和代谢功能的调控，在非酒精性脂肪性肝炎和2型糖尿病治疗中展现出潜力。

AgomiRs：与AntagomiRs作用相反，AgomiRs是模拟内源性miRNA功能的合成双链RNA分子。经过Dicer酶切割加工后，AgomiRs的反义链被装载入RISC，引导复合体识别靶mRNA并抑制其翻译。AgomiRs可用于恢复因疾病而表达下调的保护性miRNA功能。

3.3 RNA干扰（RNAi）

RNAi是一类利用双链RNA分子诱导序列特异性基因沉默的技术，主要包括siRNAs和shRNAs两种形式。

siRNAs（small interfering RNAs）：长度为20至25个碱基对的双链RNA分子，可直接导入细胞质发挥作用。siRNA进入细胞后，组装进RISC复合体，其正义链（过客链）被丢弃，而反义链（引导链）则通过碱基互补配对识别靶mRNA。RISC的Argonaute蛋白随后在配对区域的中央切割靶mRNA，导致其被核酸外切酶降解。由于siRNA无需进入细胞核即可发挥作用，因此其起效速度相对较快。

Inclisiran是siRNA疗法的代表性药物，靶向PCSK9 mRNA。PCSK9蛋白通过与肝细胞表面的LDL受体（LDLR）结合并将其降解，导致循环中LDL-C清除效率下降。Inclisiran通过沉默PCSK9 mRNA，使PCSK9蛋白合成减少，从而增加肝细胞表面LDLR数量，提升血浆LDL-C的清除效率。临床数据显示，Inclisiran可持久降低LDL-C水平达52%，且仅需每半年给药一次，大幅提升了患者的依从性。

shRNAs（short hairpin RNAs）：与siRNA不同，shRNA通常由质粒或病毒载体在细胞核内表达。转录产生的单链RNA形成特征性的发夹结构，经由exportin-5转运至细胞质后，由Dicer酶切割加工成类似siRNA的双链RNA分子，再装载入RISC发挥作用。由于需要经过转录和核输出步骤，shRNA介导的基因沉默起效较siRNA更慢，但在需要长期稳定表达转基因的场景下具有优势。

3.4 RNA编辑（RNA Editing）

RNA编辑是一种新兴的治疗策略，通过在RNA层面对碱基进行化学修饰来调控基因表达，而不永久性改变基因组DNA。本章重点介绍了基于ADAR（Adenosine Deaminases Acting on RNA）酶的A-to-I编辑技术。ADAR将RNA分子中的腺苷（A）脱氨转变为肌苷（I），而肌苷在翻译过程中被核糖体识别为鸟苷（G），从而实现密码子层面的"纠正"。由于编辑发生在RNA层面而非DNA层面，这种方法是可逆的——随着RNA分子的降解，编辑效果也会逐渐消退，从而降低了永久性脱靶突变带来的安全性风险。

在动脉粥样硬化领域，RNA编辑技术的直接应用报道尚少，但已有研究尝试将CRISPR系统与RNA"写入器"（writers）、"擦除器"（erasers）或"编辑器"（editors）耦合，以实现对特定RNA转录本的可编程修饰。例如，通过CRISPR-Cas13系统定向添加m6A（N6-甲基腺苷）修饰到特定RNA位点，可以改变RNA的稳定性、翻译效率或亚细胞定位。然而，这些技术在心血管疾病治疗中的应用仍处于概念验证阶段，需要大量后续研究来验证其安全性和有效性。

第四节化学修饰策略与递送系统

RNA药物的临床转化高度依赖于化学修饰技术的进步。未修饰的天然RNA分子在体内极易被核酸酶降解，且细胞摄取效率极低。本章系统列举了当前RNA疗法中的关键化学修饰策略：

磷酸硫代骨架修饰（Phosphorothioate backbone modification）：将磷酸骨架中的一个氧原子替换为硫原子，显著增强了分子对核酸酶降解的抵抗力，同时延长了体内循环半衰期。这是最为广泛应用的基础修饰之一。

2'-O-甲基（2'-OMe）和2'-O-甲氧基乙基（2'-MOE）修饰：在核糖环的2'位引入甲基或甲氧基乙基集团，可提升RNA分子的亲和力和稳定性，同时降低免疫原性。Volanesorsen和Mipomersen均采用了此类修饰。

锁核酸（LNA）修饰：在核糖环的2'氧和4'碳之间引入亚甲基桥，将糖环锁定在特定的构象中，从而大幅增强与互补RNA的结合亲和力和酶稳定性。

肽核酸（PNA）修饰：用类肽骨架替代传统的糖-磷酸骨架，赋予分子对核酸酶降解的极高抵抗力以及与靶RNA的强杂交能力。

GalNAc缀合技术：N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）是一种可与肝细胞表面去唾液酸糖蛋白受体（ASGPR）高亲和力结合的碳水化合物。将GalNAc分子缀合到RNA药物上，可以实现高效、选择性的肝细胞递送。本章提及的绝大多数在研ASCVD治疗药物——包括Olezarsen、Olpasiran、Pelacarsen、Vupanorsen、Inclisiran、ZODASIRAN和PLOZASIRAN——均采用了GalNAc缀合策略。这一技术使得RNA药物在肝脏中达到高浓度富集，而对其他组织的影响最小化，极大地拓展了RNA疗法的治疗窗口。

此外，甲基膦酸酯、磷酰二酰胺吗啉低聚物（PMOs）、boranophosphate和氟原子取代等修饰手段也各有特色，它们共同构成了当前RNA药物化学修饰的工具箱，使研究者能够根据具体靶点和组织需求"按需定制"RNA分子的药代动力学特性。

第五节主要结论

本章的核心结论可归纳如下：

一、RNA疗法为ASCVD管理提供了超越传统降脂治疗的新范式。 通过直接靶向上游RNA分子，RNA疗法可以从基因表达层面实现对疾病驱动因素的精准干预。以Inclisiran为代表的PCSK9 siRNA疗法已在临床实践中证明了自己——每半年一次给药即可实现LDL-C降低超过50%的疗效，且安全性良好。

二、化学修饰与递送技术的突破是RNA疗法临床转化的关键驱动力。 从早期未修饰的裸RNA分子，到如今具备核酸酶抗性、肝靶向性和低免疫原性的GalNAc缀合RNA药物，化学工程手段的进步使RNA疗法从实验室走向临床成为可能。

三、不同RNA疗法技术路线各有优势和适用场景。 适配体适用于细胞外靶标（如循环蛋白）的拮抗，ASOs和RNAi适用于胞质内mRNA的沉默，RNA编辑则提供了一种可逆的转录后调控手段。选择何种技术路线应基于靶标RNA的亚细胞定位、所需治疗效果的可逆性要求以及患者群体的具体特点综合考量。

四、肝靶向RNA药物的研发管线已相当丰富，部分候选药物已进入III期临床试验。 Pelacarsen（靶向Lp(a) mRNA）、Olpasiran、ZODASIRAN和PLOZASIRAN等候选药物的积极临床数据预示着RNA疗法在ASCVD领域的商业化前景。

五、RNA编辑技术作为新兴领域，虽然在心血管疾病中的直接应用尚不成熟，但其在遗传性代谢疾病（如α1-抗胰蛋白酶缺乏症）中的初步成功为未来拓展至心血管领域奠定了方法学基础。

第六节挑战与开放问题

尽管RNA疗法在ASCVD治疗中展现出巨大潜力，以下挑战和开放问题仍亟待解决：

挑战一：动脉粥样斑块的靶向递送仍是核心瓶颈。 当前绝大多数RNA疗法均依赖GalNAc-ASGPR通路实现肝细胞靶向，但动脉粥样斑块中的巨噬细胞、内皮细胞和平滑肌细胞并不表达ASGPR。如何开发能够将RNA药物选择性递送至斑块局部微环境的递送系统（如使用斑块特异性配体修饰的纳米颗粒或抗体-寡核苷酸偶联物），是实现斑块内RNA疗法的关键科学问题。

挑战二：RNA疗法的长期安全性数据仍然不足。 部分ASO药物（如Mipomersen）因肝脏毒性而终止开发或被撤市，提示RNA药物在长期使用条件下的安全性仍需更充分的验证。此外，脱靶效应——即RNA药物与非预期RNA转录本的不希望结合——可能导致意外基因沉默或表达激活，其长期后果尚不完全清楚。

挑战三：RNA编辑技术的治疗精准性与安全性之间的平衡需要深入研究。 ADAR介导的A-to-I编辑依赖于内源性酶活性，其编辑效率可能因细胞类型和疾病状态而异；如何在确保足够编辑效率的同时避免非预期编辑位点（"旁观者效应"）是需要解决的核心难题。

挑战四：RNA疗法与传统药物的联合治疗策略尚缺乏系统探索。 对于已接受最大耐受剂量他汀类药物但仍有残余风险的ASCVD患者，RNA疗法与现有药物的协同效应、给药时序和剂量优化等问题尚缺乏充分的临床研究数据支持。

挑战五：RNA药物的生产与成本控制。 虽然RNA疗法在理论上具有可批量合成的优势，但高质量RNA药物的合成纯化工艺复杂、成本高昂。如何在保证产品质量的前提下降低治疗费用，使更多患者受益于RNA疗法，是实现其临床普及的重要考量。

第七节个人反思与批判性分析

7.1 对作者写作风格与内容组织的评价

本章的写作体现了教科书型综述的结构化优势：先引入临床需求和研究空白，再依次介绍各类RNA技术的基础原理、分子机制和代表药物，最后以总结与展望收尾。这种从"问题导向"到"技术盘点"再到"未来方向"的逻辑链条清晰明了，适合作为心血管研究领域初学者进入RNA疗法这一交叉领域的入门性阅读材料。

然而，本章在内容深度上存在一定的不均衡性。对于ASOs和RNAi等相对成熟的技术路线，作者提供了较为详尽的临床数据（如具体降脂幅度、给药方案和临床试验分期），但对于RNA编辑技术着墨明显偏少，仅有寥寥数段概述性描述。这种篇幅上的悬殊可能在一定程度上反映了该技术目前在ASCVD领域的实际发展成熟度，但若读者期望深入了解RNA编辑在心血管疾病中的具体应用场景和方法学细节，本章恐怕难以充分满足需求。

7.2 对RNA疗法整体发展路径的思考

从更宏观的视角审视RNA疗法在ASCVD领域的演进，可以观察到一个有趣的"由肝及血管"的靶向策略演变路径。早期和当前主流的RNA药物（如Inclisiran、Volanesorsen、Pelacarsen）几乎清一色地靶向肝脏——这既是因为GalNAc技术的成熟使得肝细胞递送相对容易实现，也是因为肝脏作为脂质代谢的核心器官，其功能异常与ASCVD的发生发展密切相关。然而，肝脏-centric的策略也意味着RNA疗法对斑块局部病变的直接干预能力极为有限。

笔者认为，未来RNA疗法在ASCVD领域的突破很可能取决于斑块微环境靶向递送技术的突破。动脉粥样斑块中的多种细胞类型——包括活化巨噬细胞（M1型）、泡沫细胞、内皮细胞和平滑肌细胞——各自表达独特的表面标志物和受体。如果能够利用这些细胞特异性标志物开发新型配体-寡核苷酸偶联物，实现RNA药物的精准斑块递送，将极大拓展RNA疗法在ASCVD治疗中的应用边界。

7.3 关于RNA编辑与DNA编辑的互补性思考

本章将RNA编辑定位为与CRISPR/Cas9 DNA编辑的对比框架中。从安全性角度而言，RNA编辑的可逆性确实优于DNA编辑的永久性修改——尤其对于需要治疗但又希望保留治疗可逆性的慢性疾病管理场景（如高血压的阶段性控制），RNA编辑的瞬时性特征可能更具临床吸引力。

然而值得注意的是，ADAR介导的A-to-I编辑效率受到内源性ADAR酶活性的限制，而ADAR活性在不同细胞类型和生理条件下存在显著差异。这意味RNA编辑策略的治疗效果可能不如可以直接过表达编辑酶的DNA编辑方案那样可预测和可控。在笔者看来，RNA编辑在ASCVD领域的成熟应用可能还需要若干代技术迭代，尤其是开发更高效的引导RNA设计和可控表达系统，以实现对编辑效率和位点特异性的精细调控。

7.4 值得进一步探索的研究方向

结合本章内容，笔者认为以下方向值得深入研究或持续关注：其一，基于单细胞转录组学数据识别动脉粥样斑块中细胞类型特异性表达的RNA靶点，为RNA疗法的精准递送提供分子依据；其二，探索RNA疗法与斑块稳定策略（如他汀类药物的抗炎作用）的协同效应机制；其三，建立RNA药物在斑块微环境中的药代动力学模型，为优化给药方案提供理论指导。

公式汇总

本章以概念性介绍为主，涉及的定量公式较少，主要集中在药物靶向机制和药效动力学的描述性框架中。以下将与RNA疗法作用机制相关的关键数量关系整理如下：

#	名称	形式	物理意义	类型
(15.1)	PCSK9 siRNA 沉默效率	\(m_{\text{PCSK9 mRNA}} \rightarrow 0\)（经RISC介导切割降解）	通过siRNA引导链与PCSK9 mRNA互补配对，激活RISC切割靶mRNA，阻断PCSK9蛋白翻译	(T)
(15.2)	RNase H介导的基因沉默	\(\text{DNA-RNA杂合双链} \xrightarrow{\text{RNase H}} \text{RNA片段降解}\)	GapmeR中央DNA区与靶RNA形成杂合双链，募集RNase H切割RNA链	(T)
(15.3)	ADAR A-to-I编辑	\(\text{A} \xrightarrow{\text{ADAR}} \text{I}\)（在翻译中I被读作G）	腺苷脱氨转变为肌苷，改变密码子编码，产生氨基酸替换或剪接位点修正	(T)
(15.4)	GalNAc-ASGPR介导肝摄取	\(\text{RNA-GalNAc} + \text{ASGPR}_{\text{hepatocyte}} \rightarrow \text{内吞复合体}\)	GalNAc配体与肝细胞表面ASGPR高亲和力结合，介导RNA药物内吞进入肝细胞	(T)
(15.5)	LDL-C清除率提升关系	\(\text{LDLR}_{\text{surface}} \uparrow \Rightarrow \text{LDL-C}_{\text{circulating}} \downarrow\)	PCSK9被沉默后，LDLR不被降解而在肝细胞表面持续表达，增加对循环LDL-C的摄取清除	(T)

注：（T）= 理论推导/机制性描述；（E）= 经验公式

延伸阅读建议

Kotelevtsev YV, et al. "RNA interference in cardiovascular disease: from promise to reality." Nat Rev Cardiol, 2024. （系统综述RNA干扰技术在中枢心血管疾病中的应用进展）
Winkle M, et al. "Noncoding RNA therapeutics—challenges and potential solutions." Nat Rev Drug Discov, 2021;20(8):629–651. （详细讨论了非编码RNA疗法的技术瓶颈与解决方案）
Raal FJ, et al. "Inclisiran for the treatment of heterozygous familial hypercholesterolemia." N Engl J Med, 2020;382(16):1520–1530. （Inclisiran的关键III期临床试验数据）
Wilson C, et al. "Programmable m6A modification of cellular RNAs with a Cas13-directed methyltransferase." Nat Biotechnol, 2020;38:1431–1440. （RNA编辑与CRISPR-Cas13系统结合的前沿进展）
Desai AS, et al. "Zilebesiran, an RNA interference therapeutic agent for hypertension." N Engl J Med, 2023;389(3):228–238. （RNAi在高血压治疗中的开创性应用）

参考文献（本章涉及的主要文献）

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[3] Lamb YN. Inclisiran: first approval. Drugs 2021;81:389–95.
[4] Gouni-Berthold I, et al. Updates in drug treatment of severe hypertriglyceridemia. Curr Atheroscler Rep 2023;25(10):701–9.
[6] Winkle M, et al. Noncoding RNA therapeutics—challenges and potential solutions. Nat Rev Drug Discov 2021;20(8):629–51.
[8] Kovacevic KD, et al. The aptamer BT200 blocks von Willebrand factor and platelet function in blood of stroke patients. Sci Rep 2021;11(1):3092.
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[19] Raal FJ, et al. Inclisiran for the treatment of heterozygous familial hypercholesterolemia. N Engl J Med 2020;382(16):1520–30.
[21] Wilson C, et al. Programmable m6A modification of cellular RNAs with a Cas13-directed methyltransferase. Nat Biotechnol 2020;38(12):1431–40.

本章笔记基于《Transcriptomics in Atherosclerosis》（Elsevier, 2026）第十五章内容整理，作者：Miron Sopic。