第 15 章:动脉粥样硬化的 RNA 治疗(RNA therapeutics in atherosclerosis)
Introduction
本章由贝尔格莱德大学药学院医学生化系及卢森堡健康研究所(LIH)心血管研究单元的 Miron Sopić 撰写。引言首先点明:尽管心血管疾病(CVD)治疗在过去数十年间取得了显著进展,该领域仍持续面临一个紧迫的需求——需要能够改善疾病管理、提高患者依从性、并减轻 CVD 相关显著发病率和死亡率负担的创新疗法。这一表述为整章奠定了动机基础:在已有药物的格局下,仍存在显著的未满足临床需求。
动脉粥样硬化性心血管疾病(ASCVD)的临床管理目前以降低低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)为核心,因为 LDL-C 已被确证为疾病进展的主要致病因子。在这一治疗格局中,他汀类药物(statins)通常与依折麦布(ezetimibe)联用,构成 LDL-C 降低的基础方案——这是过去三十年来 ASCVD 治疗的基石。前蛋白转化酶枯草溶菌素/kexin 9 型(PCSK9)抑制剂的出现则进一步增强了降幅,为那些单用他汀难以达标的患者提供了新手段。然而,临床观察明确显示:即便在 LDL-C 水平已得到良好调控的个体中,动脉粥样硬化的残余风险仍然显著存在。这一残余风险的存在,凸显了针对疾病进展中其他贡献因素进行干预的必要性——尤其是炎症反应,以及内皮细胞和平滑肌细胞的功能障碍。这些未被满足的需求共同构成了 RNA 治疗发展的临床背景,也是动脉粥样硬化从"以脂质为中心"向"多机制联合干预"范式转变的驱动力。
作者继而指出,RNA 治疗正作为一个新兴的治疗领域出现。目前已有的 RNA 治疗主要靶向肝脏内的脂质代谢,与现有降脂药(如他汀和 PCSK9 抑制剂)的思路一脉相承。但学界日益关注另一类策略:直接作用于动脉粥样硬化斑块本身的方法。靶向与斑块稳定性和内皮功能相关的特定 RNA,为稳定斑块、缓解急性动脉粥样硬化事件提供了一条令人兴奋的治疗路径。这与传统的全身性降脂思路形成重要互补——它承认了"LDL-C 之外"的病理机制,并尝试从 RNA 层面进行干预。然而,将 RNA 类治疗转化为临床实践仍面临三大方面的重大挑战。其一是识别可行的 RNA 靶点——需要在动脉粥样硬化的复杂分子网络中筛选出真正具有治疗价值的 RNA 节点;其二是开发安全有效的 RNA 类药物——这涉及化学修饰、合成工艺、剂型设计等多个工程环节;其三是建立精准递送系统——使药物能够特异性地作用于动脉粥样硬化斑块内部,同时最小化对其他组织或器官的脱靶效应。克服这些挑战可能预示着 RNA 类治疗变革性新时代的到来,有望重塑 ASCVD 的管理格局,并可能减轻这一疾病在长期内的临床与社会负担。
作者在引言末尾明确本章的目标与范围:本文将系统探讨各种基于 RNA 的治疗方法,并对 ASCVD 治疗的当前和新兴 RNA 治疗进行全面综述。具体而言,本章将考察四种不同类型的 RNA 疗法——适配体(aptamers)、反义寡核苷酸(ASOs)、RNA 干扰(RNA interference)、以及 RNA 编辑(RNA editing)方法——它们的化学原理、作用机制、代表性药物以及当前的临床进展。本章的论述顺序遵循"工具箱 → 类别 → 代表药物 → 未来方向"的逻辑,先介绍 RNA 修饰这一通用技术基础,再按药物类别逐一展开,最后以 RNA 编辑这一新兴前沿作为结尾。
RNA modification for improved drug performance
RNA 类药物若直接使用未经修饰的天然核苷酸,往往面临稳定性差、易被核酸酶降解、亲和力不足以及可能触发免疫反应等问题。因此,化学修饰是 RNA 类药物走向治疗应用的关键技术基础。本节简要说明:RNA 类药物的常见化学修饰能够同时提高其稳定性、结合亲和力以及对酶降解的抵抗力,使其在治疗应用中更为有效。作者继而系统列举了十类关键修饰。
第一类,磷酸硫代骨架修饰(Phosphorothioate backbone modification)。该修饰以硫原子替换磷酸骨架中的一个氧原子,由此显著提高分子的稳定性,并增强其对酶降解的抵抗力,从而延长分子在体内的存留时间。这一修饰是早期反义寡核苷酸技术的基础性化学改造,也是后续更复杂修饰的起点。
第二类,2′-O-甲基(2′-OMe)与 2′-O-甲氧乙基(2′-MOE)修饰。这两种修饰在核糖 2′ 位分别添加甲基或甲氧乙基基团,能够同时提高结合亲和力和稳定性,同时降低免疫反应激活。这些修饰已用于 Volanesorsen 和 Mipomersen 等针对动脉粥样硬化相关通路的治疗药物,证明了 2′ 位修饰在临床转化中的成熟度。
第三类,锁核酸(Locked nucleic acid, LNA)修饰。在核糖环的 2′ 氧和 4′ 碳原子之间添加亚甲基桥,将糖环锁定为刚性构象。这种构象锁定显著提高了修饰核苷酸与互补序列的结合亲和力和稳定性。LNA 在现代 ASO 设计中应用广泛,并常与 GapmeR 等结构组合使用。
第四类,肽核酸(Peptide nucleic acid, PNA)修饰。以肽类骨架替代传统的糖-磷酸骨架,从而提供出色的稳定性以及强大的杂交能力,实现更有效的靶结合。PNA 的特殊骨架结构也使其对核酸酶具有天然抗性,是另一种"骨架级"的化学修饰策略。
第五类,5-甲基胞嘧啶(5-Methylcytosine, 5-mC)替代。以 5-mc 替换胞嘧啶可同时提高抗核酸酶降解能力以及靶 RNA 结合能力,从而增强治疗性能。这一修饰通过改变碱基的电子性质和堆积效应而发挥作用,已被 Mipomersen 等药物采用。
第六类,磷酸基团修饰。对磷酸基团进行调整,例如引入甲基膦酸酯或吗啉代寡核苷酸(PMOs),可同时提高稳定性和结合性能,使这些修饰对临床开发具有重要价值。PMO 修饰在多种疾病领域已有临床应用。
第七类,嵌合 RNA(Chimeric RNAs)。通过结合多种类型的化学修饰,嵌合 RNA 实现了优化性能——包括增强的核酸酶抗性和改善的组织穿透力——从而实现靶向和持续的治疗效果。这种"组合修饰"策略已成为现代 RNA 药物设计的常规做法,允许设计者针对不同递送需求灵活搭配修饰。
第八类,GalNAc 偶联的肝靶向修饰。通过将 N-乙酰半乳糖胺(GalNAc)或半乳糖部分偶联至 RNA 药物,使药物能够被肝细胞表面的 Asialoglycoprotein 受体选择性摄取,使该修饰对靶向肝脏特异性疾病高度有效。这一方法已用于多种 ASCVD 管理的 RNA 药物,包括 Olezarsen、Olpasiran、Pelacarsen、Vupanorsen、Inclisiran、ZODASIRAN 和 PLOZASIRAN 等多个已进入或完成临床开发的项目。GalNAc 偶联在肝靶向递送领域的成功,使其成为当代核酸药物递送策略的标杆。
第九类,骨架桥接修饰(Backbone bridging modifications)。通过硼磷酸酯或 PMOs 等桥接基团连接相邻核苷酸,进一步提高抗酶降解能力并增强稳定性。这些连接方式的化学多样性为不同的递送需求提供了灵活的工具。
第十类,氟取代(Fluorine substitutions)。在 RNA 药物的糖或碱基部分引入氟原子可改善药代动力学性质,优化药物在体内的分布和活性。氟原子的电负性特征使其在多种核苷酸位置上都能带来有利的性质改变,例如糖环 2′-F 取代即可显著增强对核酸酶的抗性。
在脂质调控和 CVD 治疗不断扩展的领域,这些化学修饰已成为针对脂质紊乱开发 ASO 的关键技术基础。本节末尾作者强调:在众多在研的 RNA 类治疗中,ASO 是 ASCVD 中探索最广泛的 RNA 治疗类型之一(详见 Table 15.1)。
RNA therapeutics — Aptamers
适配体(aptamers)是由 RNA、DNA 或 RNA-DNA 杂合链组成的单链分子,通常长 20–100 个碱基对。这些分子能够折叠成特定的三维结构,从而以高精准度结合特定靶点(图 15.1)。在功能层面,适配体与抗体类似——都能以高亲和力和高选择性识别靶分子——但适配体具有独特的生产优势:由于完全通过体外化学合成进行制备,无需动物或细胞系统,因此通常更易生产、成本更低,并且生产过程更可控、更快速、且易于规模放大。这一体外合成的特性使适配体在生产周期和批次一致性方面具有显著优势。
适配体的筛选通过 SELEX(指数富集的配体系统进化技术)实现。其基本流程是:将一个大型随机 RNA 序列文库暴露于靶分子,未结合的序列在洗脱步骤中被去除,结合的序列被保留并通过 PCR 扩增。这一结合-洗脱-扩增循环反复进行,每一轮都增加了高亲和力序列在文库中的相对丰度,直至最终分离出高特异性、高亲和力的适配体。该方法允许识别对多种靶标具有高特异性的 RNA 适配体,靶标范围从蛋白、肽段到细胞乃至完整组织。此外,适配体能够与位于不同细胞区室(包括细胞核、细胞质、线粒体或其他膜结合细胞器)中的靶分子相互作用,这一细胞区室层面的可及性进一步扩展了其治疗多样性。除简单结合靶点外,适配体还可作为递送剂使用:通过将适配体附着于治疗分子、纳米颗粒或其他药物载体,可以实现向靶组织的精准递送,从而提高治疗药物的效力,同时最小化副作用。这一"适配体-药物偶联物"思路类似抗体-药物偶联物(ADC),但具有适配体的独特优势。
本章列举了两个 RNA 适配体在治疗开发中的实例。第一个是 BT200,一种靶向血管性血友病因子(von Willebrand factor, VWF)的第三代适配体,已在脑血管疾病治疗中显示出潜力。作者指出,与多种传统抗血栓药物相比,BT200 的作用机制独具特色:肝素、GPIIb/IIIa 抑制剂(如 abciximab、tirofiban)、P2Y12 阻断剂(如 prasugrel)及凝血酶受体拮抗剂(如 vorapaxar)等传统抗血栓药物在卒中治疗中并不理想,主要原因是它们作用于下游血小板活化或凝血通路的多个节点,缺乏对高剪切条件下的精准控制。BT200 则特异性靶向 VWF 的 A1 结构域,有效破坏 VWF-GPIb 相互作用——这一通路在血栓形成中尤为关键,尤其是在高剪切条件下促进血小板聚集。VWF 水平的升高通常与卒中风险和严重程度的增加相关,因此 BT200 对 VWF 的靶向在中风血管干预中尤为相关。鉴于传统血小板抑制剂在高 VWF 水平条件下的局限性,BT200 正被积极研究其在卒中患者群体中的疗效。
第二个实例是 REG1 抗凝系统,为急性冠脉综合征患者开发。该系统包含两部分:活性抗凝剂 pegnivacogin(一种抑制活化因子 IXa 的适配体)和互补分子 anivamersen(可结合并中和 pegnivacogin 的抗凝效应)。这一双组分系统实现了可控、可逆的抗凝效应,提供靶向且可调节的抗凝——这是单一抗凝药物难以达到的。作者强调,尽管早期临床试验结果良好,REG1 的开发目前在 III 期处于搁置状态(详见 Table 15.1)。
Table 15.1 系统列出了治疗 ASCVD 的 RNA 类药物,包括化学类型、靶点、疾病/紊乱、当前状态和参考文献等关键信息,涵盖多个项目。从该表可观察到这些药物的多种化学形态:Inclisiran 是 22 个核苷酸的 siRNA,化学上同时使用 2′-F 和 2′-O-Me 修饰并偶联 GalNAc,靶向 PCSK9 mRNA,用于高胆固醇血症,FDA 状态为待决、EMA 已于 2020 年批准;Volanesorsen 是 2′-MOE GapmeR ASO,靶向 ApoC-III mRNA,用于家族性乳糜微粒血症综合征(FCS),FDA 于 2020 年批准后撤回、EMA 于 2019 年批准;Mipomersen 采用 2′-O-MOE、PS 骨架与 5-甲基胞嘧啶修饰的 GapmeR ASO,靶向 ApoB-100 mRNA,用于高胆固醇血症,FDA 2013 年批准后撤市、EMA 2012 年批准后撤;RG-125 是 GalNAc 偶联的 antagomiR,靶向 miR-103/107,用于 2 型糖尿病和非酒精性脂肪肝,处于 I/II 期;Olezarsen 是 GalNAc 偶联 GapmeR ASO,靶向 ApoC-III mRNA,用于 FCS 和重度高甘油三酯血症(sHTG),处于 II/III 期;Zilebesiran 是 GalNAc 偶联 siRNA,靶向血管紧张素原(angiotensinogen)mRNA,用于高血压,处于 II 期。这一系列项目展示了 ASO 与 siRNA 在 ASCVD 和相关心血管-代谢疾病中的多样化应用,也揭示了从开发到获批过程中多次出现的撤回/终止事件——这本身是 RNA 治疗临床转化难度的一个缩影。
RNA therapeutics — Antisense oligonucleotides: GapmeRs
反义寡核苷酸(Antisense oligonucleotides, ASOs)是短的合成核苷酸链,通常长 18–25 个碱基,设计为与特定 RNA 靶序列互补。通过精确结合其靶 RNA,ASOs 可通过几种不同机制调控基因表达。作者在本节列出了四种主要机制:其一是阻断 5′ 帽和多聚 A 尾添加、调节上游开放阅读框(uORFs)活性或改变 mRNA 剪接模式;其二是 GapmeRs——设计为中心 DNA 区域两侧为修饰 RNA 末端,该结构激活 RNase H,从而降解靶 RNA 链、降低基因表达;其三是 AgomiRs——模拟内源 miRNA 功能的修饰 miRNA,增强特定 miRNA 活性以加强对靶基因的抑制;其四是 AntagomiRs——化学工程的 ASO,通过结合并阻断特定 miRNA 活性来抑制它们,通过降低 miRNA 功能解除其对某些 mRNA 靶点的抑制,从而增加可能具有治疗益处的基因表达。这四种机制涵盖了 ASO 调控基因表达的主要途径:干扰 mRNA 加工、降解 mRNA、模拟内源 miRNA、以及抑制内源 miRNA。
作者继而详细阐述 ASO 增加基因表达的两类机制。第一类是靶向 uORFs 或非生产性可变剪接。uORFs 位于 mRNA 的 5′ 非翻译区,是经常阻碍核糖体翻译主蛋白编码序列的调控元件。当核糖体遇到 uORF 时,可能将其翻译为短的、无功能的肽段,阻止其接近主 ORF 并抑制主要蛋白的产生。ASO 可通过"解除阻断"或减少 uORFs 的干扰,使核糖体高效翻译主 ORF、增加蛋白合成。同样,ASO 可应对非生产性可变剪接——后者产生无法制造功能性蛋白的 mRNA 变异体。第二类机制是结合剪接增强子或沉默子(mRNA 中影响外显子包含或跳跃的区域),以修饰剪接模式,确保生成更有益的 mRNA 转录本。这两类机制共同表明 ASO 既能下调基因表达(通过 GapmeR 等降解途径),也能上调基因表达(通过解除翻译抑制或修饰剪接),调控方向具有灵活性。
作者在本节末尾重点介绍 GapmeRs 这一专门类别。GapmeRs 由中心 DNA 或 LNA 核心两侧为短 RNA 段组成,这种"中心 DNA/LNA + 两侧修饰 RNA"的结构设计使 GapmeR 区别于纯修饰型 ASO。这些分子可被定制以靶向超过 80 个核苷酸的 RNA 序列,包括编码和非编码 RNA,已在细胞和动物研究中显示出显著的 RNA 沉默效力——这一长度可定制性使 GapmeR 能覆盖几乎任意 mRNA 区域。其作用机制的核心在于:GapmeRs 的中心 DNA/LNA 区激活 RNase H(一种在结合时降解 mRNA 的酶),从而降低蛋白产量。GapmeRs 在应对脂质相关紊乱方面具有显著潜力,作者列举了四个代表性药物:Volanesorsen 靶向肝细胞中的 APOC3 mRNA,阻断 apoC-III 产生并显著降低血浆甘油三酯;Mipomersen 作为第二代 GapmeR,在皮下给药后在肝脏降解载脂蛋白 B(apoB)-100 mRNA,将循环中 apoB、LDL-C 和 Lp(a) 水平分别降低 36%、33% 和 20%——这三项指标的同步下降尤其值得注意,因为 Lp(a) 至今仍缺乏有效的传统降脂药物;Olezarsen 是另一种偶联 N-乙酰半乳糖胺的 ASO GapmeR,抑制肝脏中 apoC-III 合成,在二期临床试验中实现 20%–60% 的甘油三酯降低;Pelacarsen 靶向肝细胞中的 Lp(a) mRNA,利用含 GalNAc3 复合物的配体偶联反义技术以增强递送和效力,将 Pelacarsen 的效力提升超过三十倍,从而允许降低剂量和减少给药频率——这一效力提升凸显了 GalNAc3 偶联在肝靶向递送上的放大效应。这些进展共同凸显了 GapmeRs 在为脂质相关疾病开发患者友好型疗法方面的潜力,也证明 GalNAc 偶联是提升 ASO 治疗指数的有效手段。从作者列举的四种 GapmeR 药物可见,其适应症覆盖了高胆固醇血症、高甘油三酯血症和高 Lp(a) 三大脂质异常亚型,构成了一组针对脂质紊乱的精准治疗工具箱。
RNA therapeutics — AntagomiRs / AgomiRs
AntagomiRs(也称为"拮抗性 miRNA")是合成的单链 RNA 分子,开发用于抑制内源 miRNA 的活性。这些分子特异性结合靶 miRNA,阻止其掺入 RNA 诱导的沉默复合物(RISC),从而破坏其对基因表达的调控影响。该策略在 miRNA 异常表达促成疾病病理的情况(如动脉粥样硬化)中已显示出治疗前景——因为许多 miRNA 在血管炎症、内皮功能和脂质代谢中扮演调控角色。作者以 RG-125(AZD4076)作为典型案例:这是 AntagomiR 在研项目,靶向 miR-103 和 miR-107,这两种 miRNA 参与调控胰岛素敏感性和代谢功能。通过抑制这些 miRNA,RG-125 旨在应对 2 型糖尿病或糖尿病前期患者的非酒精性脂肪性肝炎等代谢紊乱——这表明 AntagomiR 的应用范围已不限于传统的心血管疾病,而是扩展到了代谢-心血管共病领域。为确保精准递送,该疗法利用 GalNAc 偶联将 AntagomiR 特异性导向肝细胞——这与本章前几节多次出现的 GalNAc 策略一脉相承,强调了肝靶向递送在代谢性疾病治疗中的核心地位。
另一方面,AgomiRs 是合成的双链 RNA 分子,设计用于模拟天然 miRNA 的功能。这些 miRNA 模拟物经历与内源 miRNA 相似的成熟过程——双链分子由 Dicer 酶切割,反义链(引导链)随后掺入 RISC,引导复合物到达靶 mRNA 上的互补序列,导致靶标的翻译抑制。AgomiRs 是在细胞内上调特定 miRNA 的有力工具,使其成为在需要时恢复或增强 miRNA 功能的有效手段——与 AntagomiRs 抑制 miRNA 的策略正好互补。AntagomiRs/AgomiRs 这一对工具覆盖了 miRNA 调控的双向操作,是 miRNA 治疗学的完整工具箱。
RNA interference
RNA 干扰(RNAi)使用 siRNA(小干扰 RNA)和 shRNA(短发夹 RNA)沉默特定 mRNA 靶点,但两者实现这一目标的机制在某些方面存在重要差异。二者均为双链 RNA 分子,含与靶 mRNA 互补的引导链和过客链(passenger strand),其共同目标是降解特定 mRNA,从而抑制与疾病相关蛋白的产生。然而,从进入细胞到发挥效力的具体路径有所不同。
siRNA 是直接引入细胞质的短双链 RNA 分子。一旦进入细胞,siRNA 绕过细胞核,立即被细胞质 RNAi 机制识别;Dicer 酶在必要时将较长 RNA 双链体切割为功能性 siRNA。siRNA 的引导链随后装载入 RISC,作为识别互补 mRNA 序列的模板。结合其靶标后,RISC 促进 mRNA 的切割和降解,阻止其翻译为蛋白。由于 siRNA 不需要核内加工,其作用相对快速且限于细胞质内。siRNA 相对传统小分子药物和单克隆抗体具有多项实际优势:制造成本相对低廉,可通过皮下或局部给药等便捷形式施用,许多晚期 siRNA 治疗设计为罕见给药方案,包括每半年一次。siRNA 通过精确的 Watson-Crick 碱基配对与靶 mRNA 配对实现效果,与小分子药物和单克隆抗体需要与复杂三维蛋白结构相互作用相比,机制更为直接。这些属性使 siRNA 在治疗罕见病方面尤其具有吸引力——在这些疾病中,患者便利性和成本效益是关键考量。
shRNA 通常由质粒或病毒载体表达,必须先进入靶细胞的细胞核。在核内,shRNA 的 DNA 模板被转录为具有特征性发夹环结构的单链 RNA 分子。随后 shRNA 经 exportin-5 从细胞核输出到细胞质。在细胞质中,Dicer 酶将 shRNA 加工为短双链 RNA 分子(与 siRNA 类似)。加工后 shRNA 的引导链被掺入 RISC,导致与 siRNA 相同的下游效应——识别和降解互补 mRNA。然而,转录和核输出的需求使 shRNA 介导的 RNAi 比 siRNA 介导的沉默更慢。shRNA 主要用于基于病毒载体的基因治疗或稳定的基因表达场景,而 siRNA 更适合直接的药物递送应用——这一分工决定了二者在临床转化中的不同路径。
siRNA 可通过多种系统递送至靶细胞,例如脂质纳米颗粒(LNP)或病毒载体,使其能够用于具有明确分子靶点的疾病治疗。一个值得注意的例子是 Inclisiran——一种 siRNA 疗法,在降低血脂和对抗 ASCVD 方面显示出显著潜力。Inclisiran 专门靶向并降低 LDL-C 水平,使其成为 ASCVD 患者、ASCVD 等危风险个体以及杂合子型家族性高胆固醇血症患者的突破性治疗。进入细胞后,Inclisiran 掺入 RISC,引导 PCSK9 mRNA 降解并阻止 PCSK9 蛋白的产生。PCSK9 水平的降低使肝细胞表面 LDL 受体的可用性增加,增强 LDL-C 从血液中的清除。Inclisiran 具有长效作用,仅需每半年给药一次,相比基于单克隆抗体的 PCSK9 抑制剂显著改善了患者依从性——这是临床转化中的关键卖点。作为欧洲首个也是唯一获批用于 LDL-C 降低的 siRNA 疗法,Inclisiran 即使在已接受最高耐受剂量他汀类药物治疗的患者中也能实现高达 52% 的持续 LDL-C 降幅,开辟了新的解决路径。作为同类首个 siRNA 疗法,Inclisiran 代表了管理 LDL-C 升高(ASCVD 的关键可改变风险因素)的变革性方法。
Inclisiran 目前仍是唯一获批用于 ASCVD 的 RNAi 基础疗法,但 RNAi 治疗管线正在快速扩展,多个有前景的候选药物处于开发中:Olpasiran(也称 AMG 890 或 ARO-LPA)是一种靶向 Lp(a) mRNA 的 siRNA,在肝细胞中破坏 Lp(a) 颗粒组装,在 1 期临床试验中以剂量依赖方式将循环 Lp(a) 水平降低超过 90%,效果持续 3–6 个月;ZODASIRAN 是一种靶向 ANGPTL3(脂质代谢调控因子)的 siRNA,显示出显著的降脂效果,包括给药后 12 周测得血浆甘油三酯降低 61%–65%、LDL-C 降低 45%–54%,未观察到明确的剂量-反应关系——这一缺失的剂量-反应可能反映了 ANGPTL3 通路的特定调控特征;PLOZASIRAN 是一种 GalNAc 偶联 siRNA,靶向肝细胞细胞质中的 APOC3 mRNA(不同于核靶向的 Volanesorsen GapmeR ASO)。1 期试验显示甘油三酯降幅高达 92%、HDL-C 升高高达 136%,无严重不良事件报告,使 Plozasiran 成为高甘油三酯血症的安全有效疗法。类似地,SLN360 是一种靶向 Lp(a) mRNA 的 GalNAc 偶联 19-mer siRNA,利用 RNA 干扰在肝细胞中抑制 Lp(a) 生产,目前处于 2 期试验阶段。
作者在节末强调:虽然 RNA 类治疗提供精准性和个体化医疗的潜力,但仍存在递送效率、稳定性和最小化脱靶效应等挑战。RNA 技术和递送系统的持续进步有望为多种疾病解锁变革性治疗(图 15.3)。
RNA editing
RNA 编辑正成为一种变革性的治疗干预方法,尤其在与传统 DNA 编辑技术(如 CRISPR/Cas9)相比较时。本节开篇即点出这一对比:CRISPR/Cas9 衍生自细菌免疫防御系统,通过引导 RNA(guide RNA)和 Cas9 酶靶向特定序列对 DNA 进行永久性修饰;而 RNA 编辑提供 RNA 水平的瞬时和可逆修饰,避免永久性基因组改变。这一区别推动了对 RNA 编辑技术(特别是针对 CVD 和遗传病等疾病)的兴趣——因为 RNA 层面的可逆修饰在安全性上具有天然优势,对临床应用而言尤其重要。
CRISPR/Cas9 依赖引导 RNA 与靶 DNA 序列间的 Watson-Crick 碱基配对来引入双链断裂。这些断裂通过细胞内置的两种 DNA 修复机制被修复:非同源末端连接(NHEJ)或同源定向修复(HDR)。作者给出一个具体的应用例证:使用 CRISPR/Cas9 编辑 PCSK9 基因可显著降低 LDL 胆固醇水平,从而降低 ASCVD 风险。尽管潜力巨大,CRISPR 基础的 DNA 编辑仍存在两类主要风险:其一是脱靶突变——即 Cas9 在基因组非预期位点引入断裂;其二是基因组改变的永久性——一旦编辑完成就无法撤回。这些风险为临床应用带来安全性顾虑。除在 DNA 编辑中的角色外,CRISPR 技术还可被改造用于在特定 RNA 位置引入精确修饰——例如添加 m6A 等甲基化标记,以改变单个转录本的生物学。正如前文(Ch13)所讨论的,m6A 在 RNA 调控中扮演关键角色。然而,要充分理解和优化这种方法,仍需大量研究,才能在治疗环境中有效应用。
由 ADAR(adenosine deaminases acting on RNA,作用于 RNA 的腺苷脱氨酶)介导的腺苷到肌苷(A-to-I)修饰提供了可逆且高度特异的替代方案。ADAR 酶催化 RNA 中腺苷到肌苷的转化,翻译时被解读为鸟苷(因为肌苷的碱基配对性质类似鸟苷),从而改变蛋白序列。利用 RNA 编辑治疗疾病的潜力最近扩展到 α-1 抗胰蛋白酶缺乏症(α-1 antitrypsin deficiency, AATD)等遗传病。在此背景下,RNA 编辑策略利用内源 ADAR 酶校正 mRNA 中的单点突变——例如 SERPINA1 基因中的 E342K 突变。该突变导致错误折叠的 AAT 蛋白,引起肺和肝脏两方面的病理表现。通过递送靶向寡核苷酸,Wave Life Sciences 的 WVE-006 和 Korro Bio 的 KRRO-110 等平台旨在招募 ADAR 到突变 RNA 序列,诱导精确的 A-to-I 编辑并恢复功能性 AAT 蛋白的产生。这一方法既避免了永久性基因组修改,又同时解决了两个层面的问题:蛋白毒性肝损伤和保护肺组织所需的循环 AAT 缺乏。
考虑到当前进展,作者展望:CRISPR 系统未来可与 RNA 写入器(writers)、擦除器(erasers)或编辑器(editors)耦合,特异性作用于选定靶点,诱导产生有益效果的改变(图 15.4)。这一愿景将 CRISPR 的精准定位能力与 RNA 编辑的可逆性结合,可能开辟更灵活的治疗范式。本节末尾的 Table 15.1 标题进一步明确了表的范围:列出已获批(美国 FDA 或 EMA)或处于开发中的 ASCVD 寡核苷酸治疗,涵盖 ASO、siRNA、antagomiR、aptamer 等多种化学类型和作用机制,反映了 RNA 治疗领域的多元化和快速进展。
Conclusion
本章结论部分强调,RNA 治疗已成为 ASCVD 治疗的有前景前沿,提供了超越传统降脂疗法的靶向和创新方法。从适配体(aptamers)到 ASOs、再到 RNAi 和 RNA 编辑,这些策略能够实现精确的基因调控,针对脂质代谢、炎症和斑块稳定性等关键分子通路发挥作用。作者明确指出,尽管 Inclisiran 等疗法已展示临床成功,与递送、长期安全性和脱靶效应相关的挑战仍需解决,以充分发挥 RNA 类治疗潜力。化学修饰、靶向递送系统和联合疗法的持续进步对于完善 RNA 治疗并将其转化为广泛的临床实践至关重要。作者在结论中展望:随着研究进展,RNA 类策略有潜力革新 ASCVD 管理,提供更个性化和有效的治疗选择,以降低心血管风险并改善患者预后。
本章个人批注
本章作为全书唯一的"治疗"专章,结构上呼应了前面章节讨论过的 LDL-C 残余风险、炎症以及斑块稳定性等议题。作者采取了一种系统综述的写法:先讲化学修饰(共十类)建立工具箱,再按药物类别(适配体→ASO→RNAi→RNA 编辑)逐一展开,最后给出 Table 15.1 作为状态总览。值得注意的是 Table 15.1 列出的大部分项目仍处于 II/III 期或已终止(Vupanorsen、PRO-040201、REG1),唯一获批的 RNAi 治疗仍是 Inclisiran,这一事实本身就揭示了 RNA 治疗向临床转化的难度。给我留下较深印象的几点:(1) 化学修饰部分把 GalNAc 偶联单列为"肝靶向修饰"——这与本书前面章节(Ch12 multiomics、Ch13 gene regulatory networks)所强调的"细胞特异性递送"问题一脉相承,但本章是从工程而非生物学角度给出的解答;(2) Inclisiran 仅需每半年给药一次——这一给药频率对患者依从性的影响是临床转化的关键卖点,也是 statin 时代之后的最大改进之一;(3) ADAR 介导的 A-to-I 编辑作为 RNA 编辑的核心范式,与 Ch13 中讨论的 m6A 修饰形成对照——两者都是 RNA 水平的可逆修饰,但前者改变序列(腺苷→肌苷被读为鸟苷)、后者改变表观修饰(甲基化),适用场景互补;(4) 作者提到"CRISPR 系统可与 RNA writers/erasers/editors 耦合"——这是面向未来的猜想,但目前临床证据仍然薄弱。
与上下章的衔接(一段话)
在全书结构中,Ch14 讨论了多组学整合与 AI/ML 在其中的应用,属于"认识"层;Ch15 则把视角转向"干预"层,系统综述 RNA 类治疗策略。这一承接呼应了 Ch1 提出的残余风险议题:即使 LDL-C 已得到控制,炎症、内皮/平滑肌功能障碍等仍是未被满足的治疗需求,RNA 治疗因其可编程性和精准性,被视为填补这一空白的最有前景的途径之一。从 Ch15 到下一章(Ch16,如果存在的话)应当是"展望"或"总结"层——本书以 RNA 编辑结尾,提到 WVE-006 和 KRRO-110 等平台,暗示编辑技术的潜力,也留下了"CRISPR+RNA writers/erasers/editors 耦合"这一开放性问题,等待未来章节回答。