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引言

RNA療法是指利用核糖核酸（RNA）分子治療疾病的一種治療方法。它涉及使用各種類型的RNA分子，如信使RNA（mRNA）、小干擾RNA（siRNA）、微小RNA（miRNA）和反義RNA，來調(diào)節(jié)基因表達(dá)、蛋白質(zhì)產(chǎn)生或參與疾病病理的其他細(xì)胞過程。RNA療法可用于靶向多種疾病，包括遺傳性疾病、感染性疾病、癌癥和自身免疫性疾病。

RNA生物學(xué)與治療技術(shù)的發(fā)展歷程中涌現(xiàn)了多項(xiàng)里程碑式發(fā)現(xiàn)。1961年，研究人員發(fā)現(xiàn)了信使RNA（mRNA）。1970年，逆轉(zhuǎn)錄酶被發(fā)現(xiàn)。1978年，Stephenson和Zamecnik描述了首次將RNA堿基配對(duì)用于治療目的，他們創(chuàng)造了一種旨在靶向Rous肉瘤病毒（RSV）35S RNA序列的反義寡核苷酸（ASO），以阻礙病毒繁殖。這為RNA療法奠定了基礎(chǔ)。1990年，Wolff及其同事的開創(chuàng)性工作將報(bào)告基因的mRNA直接注射到小鼠骨骼肌中，為利用外源mRNA在體內(nèi)表達(dá)特定蛋白奠定了基礎(chǔ)。1998年，F(xiàn)ire和Mello在秀麗隱桿線蟲中確定了雙鏈RNA引發(fā)RNA干擾（RNAi）的機(jī)制，并獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。同年，第一個(gè)ASO藥物獲得美國(guó)FDA批準(zhǔn)用于治療巨細(xì)胞病毒視網(wǎng)膜炎。進(jìn)入21世紀(jì)，2018年首個(gè)siRNA藥物獲批。2020年，首個(gè)針對(duì)SARS-CoV-2的mRNA疫苗獲得批準(zhǔn)，這代表了四十多年研究的結(jié)晶，凸顯了mRNA療法在塑造全球醫(yī)療未來方面的變革潛力。下圖詳細(xì)展示了RNA生物學(xué)和RNA療法發(fā)展的歷史時(shí)間軸。

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一、RNA療法的分類及其生物機(jī)制

RNA治療藥物主要分為四大類：反義技術(shù)、基于mRNA的策略、基于RNA干擾的療法以及CRISPR–Cas介導(dǎo)的基因組編輯。

1. 反義寡核苷酸（ASOs）‍

ASOs是指任何經(jīng)過工程化設(shè)計(jì)、通過Watson-Crick雜交與目標(biāo)RNA相互作用的寡核苷酸。ASO介導(dǎo)的基因調(diào)控主要有兩種方式：通過占據(jù)介導(dǎo)的降解（通過切割）和僅通過占據(jù)（通過空間位阻干擾）。

占據(jù)介導(dǎo)的降解：涉及ASOs精確結(jié)合特定的RNA序列，導(dǎo)致內(nèi)源性酶在ASO結(jié)合位點(diǎn)切割RNA。其中最典型的機(jī)制是RNase H1介導(dǎo)的降解，RNase H1作為一種高選擇性的內(nèi)切核酸酶，切割RNA:DNA雜合雙鏈中的RNA。

僅占據(jù)機(jī)制：ASOs僅通過結(jié)合調(diào)節(jié)靶轉(zhuǎn)錄本的上下調(diào)，不依賴特定酶。這種空間位阻干擾能夠糾正異常剪接，例如Nusinersen通過恢復(fù)SMN2轉(zhuǎn)錄本中包含外顯子7來治療脊髓性肌萎縮癥（SMA）。此外，ASOs還可以通過直接結(jié)合mRNA的5'非翻譯區(qū)（UTR）或起始密碼子區(qū)域，阻斷核糖體募集和翻譯起始。

2. RNA干擾（RNAi）療法

RNAi是一種天然細(xì)胞過程，通過檢測(cè)雙鏈RNA啟動(dòng)特定RNA靶標(biāo)的降解。長(zhǎng)雙鏈RNA和前體microRNA經(jīng)Dicer酶加工成為小干擾RNA或microRNA，這些小RNA引導(dǎo)RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合物（RISC）調(diào)節(jié)特定的靶mRNA。下圖圖3展示了RNAi調(diào)節(jié)基因表達(dá)的機(jī)制，包括Dicer的處理過程及RISC復(fù)合物對(duì)靶mRNA的降解或翻譯抑制。

在藥物開發(fā)方面，Patisiran是一種雙鏈小干擾RNA，通過脂質(zhì)納米顆粒遞送，于2018年獲批用于治療遺傳性轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白介導(dǎo)的淀粉樣變性。隨后的Vutrisiran則利用了先進(jìn)的穩(wěn)定化學(xué)技術(shù)，并與N-乙酰半乳糖胺結(jié)合，增強(qiáng)了肝細(xì)胞吸收，實(shí)現(xiàn)了每3個(gè)月一次的皮下注射。下表列出了已獲得FDA批準(zhǔn)或處于臨床試驗(yàn)階段的RNAi藥物及其詳細(xì)信息。

3. mRNA療法與疫苗

mRNA療法利用體外轉(zhuǎn)錄（IVT）mRNA來產(chǎn)生特定蛋白質(zhì)。合成mRNA通常包含5'帽、5'非翻譯區(qū)、開放閱讀框、3'非翻譯區(qū)和Poly(A)尾等結(jié)構(gòu)，這些組分對(duì)mRNA的穩(wěn)定性和翻譯至關(guān)重要。修飾核苷，如假尿苷和N1-甲基假尿苷，常被摻入mRNA結(jié)構(gòu)中以優(yōu)化翻譯效率并保護(hù)IVT mRNA免受先天免疫系統(tǒng)檢測(cè)。

mRNA疫苗的機(jī)制如上圖所示：mRNA疫苗通過脂質(zhì)納米顆粒（LNP）遞送至抗原呈遞細(xì)胞，編碼疾病靶向刺突蛋白的mRNA釋放到細(xì)胞質(zhì)中并翻譯成抗原蛋白�？乖�蛋白隨后被蛋白酶體降解為小肽，并通過MHC I類分子呈遞給CD8+ T細(xì)胞，介導(dǎo)細(xì)胞免疫；另一部分抗原蛋白在溶酶體中降解并通過MHC II類分子呈遞，通過B細(xì)胞/抗體介導(dǎo)的體液免疫中和病原體。

COVID-19 mRNA疫苗（BNT162b2和mRNA-1273）的成功是IVT mRNA平臺(tái)最有力的臨床驗(yàn)證，其在大型隨機(jī)試驗(yàn)中顯示出高效力和可接受的短期安全性。

4. CRISPR-Cas介導(dǎo)的基因組編輯

CRISPR-Cas系統(tǒng)最初發(fā)現(xiàn)于細(xì)菌和古菌中，作為適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的一部分。該系統(tǒng)通過設(shè)計(jì)的向?qū)�RNA（gRNA）和RNA引導(dǎo)的Cas核酸酶，識(shí)別特定序列并切割雙鏈DNA或單鏈RNA，從而實(shí)現(xiàn)精確的基因組編輯。Cas9系統(tǒng)可以靶向雙鏈DNA，而Cas13系統(tǒng)則特異性靶向RNA，利用CRISPR RNA（crRNA）指導(dǎo)切割過程。下圖展示了CRISPR/Cas系統(tǒng)的基因編輯機(jī)制，包括Cas9和Cas13的作用方式及催化失活的dCas13b用于RNA編輯的原理。

目前，CRISPR技術(shù)已從臨床前研究迅速發(fā)展到臨床現(xiàn)實(shí)，例如CTX001（exa-cel）在治療鐮狀細(xì)胞病和輸血依賴性β-地中海貧血方面顯示出變革性結(jié)果。

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二、遞送策略與平臺(tái)

克服生物屏障對(duì)于高效遞送RNA療法至關(guān)重要。RNA分子本質(zhì)上不穩(wěn)定，易受體液中核酸酶降解，且具有負(fù)電荷，難以穿透細(xì)胞膜。

1. 增強(qiáng)穩(wěn)定性與細(xì)胞攝取

摻入核苷修飾（如2'-O-甲基、2'-氟、假尿苷）可顯著增強(qiáng)對(duì)酶水解的抵抗力，改善翻譯效率。細(xì)胞穿透肽（CPPs）如TAT、Penetratin和富含精氨酸的序列已被用于增強(qiáng)細(xì)胞攝取。

2. 靶向遞送

靶向遞送是實(shí)現(xiàn)療效最大化和系統(tǒng)毒性最小化的關(guān)鍵。主動(dòng)靶向利用受體特異性配體，如用于肝細(xì)胞的N-乙酰半乳糖胺，以及用于癌細(xì)胞或內(nèi)皮細(xì)胞的抗體或適配體。例如，GalNAc偶聯(lián)的siRNA藥物（如Givosiran和Inclisiran）已通過受體介導(dǎo)的皮下給藥實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)效、持久的肝臟基因沉默。

3. 脂質(zhì)納米顆粒（LNPs）‍

LNPs是遞送寡核苷酸藥物最常用的載體，作為綜合遞送系統(tǒng)發(fā)揮作用。LNPs由可電離陽離子脂質(zhì)、膽固醇、磷脂和PEG-脂質(zhì)組成。可電離陽離子脂質(zhì)在酸性環(huán)境中帶正電，與帶負(fù)電的核酸形成“脂質(zhì)復(fù)合物”，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)吞，并在內(nèi)體中通過質(zhì)子海綿效應(yīng)或融合機(jī)制促進(jìn)內(nèi)體逃逸，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)釋放。下圖詳細(xì)展示了LNP介導(dǎo)的寡核苷酸細(xì)胞內(nèi)遞送過程，包括內(nèi)吞、內(nèi)體逃逸及隨后的基因沉默機(jī)制。

4. 其他遞送系統(tǒng)

除LNPs外，還有多種非病毒載體被開發(fā)。聚合物納米顆粒，如聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）和聚β-氨基酯（PBAEs），可通過修飾實(shí)現(xiàn)RNA遞送。無機(jī)納米顆粒，如金納米顆粒和介孔二氧化硅納米顆粒，因其可變的尺寸、低細(xì)胞毒性和易修飾的表面化學(xué)性質(zhì)，成為有吸引力的遞送載體。金屬-酚醛網(wǎng)絡(luò)作為另一種新型平臺(tái)，因具有良好的生物相容性和易于制造的特性，展示了作為非陽離子納米顆粒平臺(tái)的潛力。此外，樹突狀聚合物、環(huán)糊精、白蛋白納米顆粒、細(xì)胞外囊泡以及水凝膠等也被廣泛研究用于RNA的遞送。

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結(jié)語

盡管取得了顯著進(jìn)展，RNA療法仍面臨挑戰(zhàn)。雜交依賴性的脫靶效應(yīng)是限制其精確性和臨床轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一。計(jì)算預(yù)測(cè)工具雖然有助于識(shí)別潛在脫靶，但存在固有局限性，仍需實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。CRISPR技術(shù)的應(yīng)用也面臨免疫原性毒性問題，例如許多人類受試者體內(nèi)存在針對(duì)常用Cas9核酸酶的預(yù)存抗體。

未來，RNA療法預(yù)計(jì)將超越傳統(tǒng)的mRNA、siRNA和CRISPR方法。新發(fā)現(xiàn)的非編碼RNA，如tRNA來源片段、長(zhǎng)鏈非編碼RNA、小核仁RNA和環(huán)狀RNA，正在重塑對(duì)基因調(diào)控的理解，并展現(xiàn)出作為未來治療工具和疾病生物標(biāo)志物的巨大潛力。

參考資料：

Advancements in RNA-based therapies from bench to bedside. npj Drug Discovery volume 3, Article number: 4 (2026)

       原文標(biāo)題 : RNA療法的研究進(jìn)展：從實(shí)驗(yàn)室到臨床