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第 1 章:引言(Introduction)

1.1 动脉粥样硬化性心血管疾病的负担与现有治疗的局限

本章开篇即指出,动脉粥样硬化性心血管疾病(ASCVD)在全球范围内仍是导致发病和死亡的首要原因。其中,冠状动脉疾病(CAD)作为动脉粥样硬化最常见的表现形式,对全球心血管病的疾病负担贡献尤为突出。仅就欧洲而言,ASCVD 每年造成约 400 万人死亡,占全部死亡人数的 32%。与之相关的社会经济影响同样十分显著:欧盟每年因心血管病产生的总成本估计高达 2,820 亿欧元,其中 1,550 亿欧元(55%)用于医疗保健与长期照护,其余则因病假、残疾和早死而转化为生产力损失。尽管诊断和治疗策略已取得长足进展,心血管健康干预的改善需求仍然十分迫切。

围绕这一现状,作者进一步阐述了当前的治疗格局与未竟需求:现行治疗策略仍以降低胆固醇为核心干预手段,代表性药物包括他汀类、依折麦布以及近年兴起的 PCSK9 抑制剂。然而,即便胆固醇管理已相当有效,显著的残余风险依然存在。这一现实促使研究者将目光投向动脉粥样硬化的其他关键驱动因素——炎症、甘油三酯以及脂蛋白(a)(Lp(a))——并推动研究范式由"以胆固醇为中心"逐步向精准医学过渡,借助新兴技术与分子层面的洞见来精化风险评估、诊断与治疗路径。

1.2 转录组学在动脉粥样硬化研究中的角色

第二段以"转录组学在动脉粥样硬化研究中的角色"为题,正式切入本书的主题。转录组学通过审视 RNA 这一动态的基因表达产物,揭示细胞过程的复杂性,是理解病理生理进程演进的核心工具。转录组层面的变化反映疾病的演进过程,相关研究已揭示出此前未被充分认识的复杂程度。RNA 研究最初聚焦于蛋白编码信使 RNA(mRNA),但如今人们已经清楚:编码 RNA 仅占转录组的 2%–5%,90% 以上的转录组由非编码 RNA(ncRNA)构成。后者曾长期被视为"垃圾 RNA",但如今学界已认识到 ncRNA 在基因调控和细胞功能中扮演关键角色。在 ncRNA 家族中,微小 RNA(miRNA)、长链非编码 RNA(lncRNA)以及环状 RNA(circRNA)已经成为细胞过程的关键调控因子,并被证实参与动脉粥样硬化的发生发展。

在技术层面,作者梳理了推动领域演进的三项关键技术。第一是下一代测序(NGS),它使转录组研究发生根本性变化,能够对编码与非编码 RNA 进行无偏倚、高分辨率的分析,揭示动脉粥样硬化进程中的新分子参与者。第二是单细胞 RNA 测序(scRNA-seq),它解析斑块内部的细胞异质性,识别驱动疾病进展的不同免疫、内皮和平滑肌细胞群;通过捕获细胞特异性的转录程序,scRNA-seq 为斑块稳定性与炎症提供了更深入的洞见。第三是空间转录组学(spatial transcriptomics),它将基因表达与组织结构相结合,揭示动脉粥样硬化斑块在炎症、脂质代谢与细胞外基质重塑方面的空间异质性,从而帮助区分稳定斑块与易损斑块。三者结合,使动脉粥样硬化研究具备前所未有的机制解析能力,并为精准医学路径奠定基础。

1.3 多组学整合

第三段以"多组学整合"为题。随着大规模转录组数据的快速涌现,传统分析方法已难以应对由此产生的复杂数据集;为此,生物信息学工具被开发出来,以从中提取有意义的洞见并将其转化为生物学相关结论。同时,机器学习(ML)和人工智能(AI)的兴起,为多维数据(尤其是在多组学框架下)的管理与分析提供了不可或缺的手段。转录组学与基因组学、表观遗传学、蛋白质组学、代谢组学以及影像学的整合(即多组学),为更全面地理解动脉粥样硬化及其潜在分子机制提供了可能。

作者进一步强调,转录组学在动脉粥样硬化研究中的跨学科性质,决定了领域进展有赖于分子生物学家、生物信息学家、ML 专家、心脏病学家以及转化研究者的协作。本书正是这一协作精神的产物——它汇集了由欧盟 COST(European Cooperation in Science and Technology)框架下 H2020 与"地平线欧洲"资助的 CardioRNA 与 AtheroNET 两项 COST 行动中领军专家的集体智慧,旨在系统整合当前转录组学应用于动脉粥样硬化研究的知识与进展。

1.4 关于本书

最后一段以"关于本书"为题,对全书的结构与定位做出说明。本书名为《Transcriptomics in Atherosclerosis: Deciphering Molecular Signatures and Advancing Therapeutic Strategies》,面向研究人员、临床医师和学生,力求为读者提供有关转录组学在 ASCVD 中影响的系统指南。各章按照"从基础概念到前沿应用"的递进逻辑组织,并划分为六个 Section:

  • Section I 概述 ASCVD 的当前临床图景,重点关注流行病学趋势、风险分层面临的挑战以及对更优诊疗策略的需求。
  • Section II 深入探讨 RNA 生物学的分子机制,详细阐述各类 ncRNA 的生物发生与功能,以及它们在斑块形成、稳定和进展中的作用。
  • Section III 介绍先进的转录组学方法,涵盖 RNA 测序、单细胞转录组学和空间转录组学,并强调它们对动脉粥样硬化研究的意义。
  • Section IV 探索转录组学与其他组学技术的整合,阐明基因调控网络、系统生物学以及 AI/ML 在多组学数据解读中的角色。
  • Section V 聚焦基于 RNA 的诊疗策略潜力,包括 RNA 治疗、递送系统以及用于 ASCVD 检测和监测的循环 RNA 生物标志物。
  • Section VI 以新兴技术与转录组研究的未来方向作结,强调其在心血管医学中的变革性潜力。

作者指出,本书汇集了领军专家的贡献,旨在为本科生、研究生、青年研究者乃至资深研究者提供推进转录组学在动脉粥样硬化研究中发展所需的核心知识,并希望通过这一努力激发未来创新,推动 ASCVD 预防、诊断与治疗水平的整体提升。

本章个人批注

作为开篇章节,本章几乎不涉及任何具体的实验数据或机制推导,而是以一种"导览"的方式为全书奠定基调。它清楚地传递出三层信息:其一,ASCVD 仍是全球首要死因,且现有以胆固醇为核心的治疗策略存在显著的残余风险,需要新的干预靶点;其二,转录组学——尤其是 ncRNA——已经从被忽视的"垃圾 RNA"发展为动脉粥样硬化机制研究的核心对象;其三,单细胞测序、空间转录组学与多组学整合,是推动这一领域进入精准医学时代的三大技术引擎。

值得注意的是,本章几乎未给出具体的研究案例或引用原始文献,而是通过 [1][2] 两个数据来源(Eurostat 与 ESC Congress 2023 报告)来支撑流行病学陈述。这种"数据外置、机制内引"的写法,对一篇导论章节是合理的——它把所有具体证据留给后续章节,由读者带着对整体图景的把握进入正文。这也提示我:后续章节的论证密度必然显著高于本章,期待看到具体的 ncRNA 调控通路、单细胞图谱与多组学整合的实证工作。

另外,本章对全书结构的六 Section 划分也值得留意:临床景观(I)→ RNA 分子机制(II)→ 方法学(III)→ 多组学整合(IV)→ 诊疗应用(V)→ 未来展望(VI)。这是一种典型的"现象—机制—工具—整合—应用—展望"链条,对一本面向多层次读者的书而言,是稳健的组织方式。

与上下章的衔接(一段话)

作为全书开篇,本章并不直接切入具体科学问题,而是先建立全局坐标:通过 ASCVD 的疾病负担引出研究需求,通过转录组学(特别是 ncRNA)的兴起与方法学(NGS / scRNA-seq / 空间转录组学)的演进确立技术坐标,再通过多组学整合的视角指明数据分析范式,最后以六 Section 提纲为读者勾画后续章节的版图。下一章(Ch2)将进入 Section I 的核心——动脉粥样硬化性心血管疾病的流行病学挑战与风险分层——把本章"全球死亡 32%、残余风险显著"的宏观命题,转译为可量化的流行病学证据和亟待回答的临床问题。