郑刚教授：动脉粥样硬化的细胞疗法、基因编辑和免疫治疗最新进展_动脉粥样硬化_细胞疗法_基因编辑_免疫治疗

郑刚教授：动脉粥样硬化的细胞疗法、基因编辑和免疫治疗最新进展

2025-05-17

关键词：动脉粥样硬化细胞疗法基因编辑免疫治疗

发表评论

心血管疾病被认为是与衰老相关的疾病，随着由这些疾病引起的动脉粥样硬化病变形成的患病率增加，被视为全球最主要的死亡原因之一。动脉粥样硬化是一种慢性疾病，可导致心肌梗死（MI）、缺血性心肌病、卒中和外周动脉疾病。

迄今为止，大多数治疗药物旨在控制心血管疾病患者的危险因素。免疫疗法的出现提供了一条通过靶向调节免疫反应来降低动脉粥样硬化炎症关键点的途径[1]。细胞疗法利用干细胞和祖细胞的再生能力，旨在通过促进受损心肌的修复和再生来恢复MI后的心脏功能[2]。基因疗法则可通过精确的基因编辑工具，如簇状规则间隔短回文重复序列（CRISPR），提供了直接纠正心血管疾病遗传决定因素和治疗性调节基因表达，以促进血管修复和再生的潜力[3]。

本文探讨这些新兴技术，重点关注其潜在机制、临床适用性以及必须应对的挑战，以实现其在彻底改变心血管疾病管理方面的全部潜力。

动脉粥样硬化的细胞治疗最新进展

基于细胞的心脏修复在心肌再生领域具有一定的前景。除药物和心脏器械治疗外，患者还可进行干细胞相关治疗，其具有再生和修复受损心脏组织的潜力[4]。

在具有心脏修复功能的潜在细胞疗法中，骨髓来源的单核干细胞（BM-MNC）是研究的重要选择之一。这类多功能细胞具有通过产生新的心肌细胞（CMs）、内皮细胞和平滑肌细胞来修复受损心脏组织的潜力。这种用功能细胞重新填充梗死区域（即心脏病发作后的瘢痕区域）的能力在恢复心脏功能方面具有良好的效果。

间充质干细胞（MSC）是心脏再生领域另一种有前景的肝细胞。这类细胞也存在于骨髓中，具有再生心脏细胞的巨大潜力。它们具有可分化为各种细胞类型的灵活性，包括对心脏功能至关重要的细胞类型，使其成为进一步研究和开发的有价值的候选者[5-6]。

MSCs有助于心血管疾病的治疗，包括保护心肌、减少炎症、增强抗凋亡性、预防纤维化、改善梗死部位周围的心肌细胞分化和血管生成。目前已证实，它们在心血管疾病治疗中具有一定的优势，但仍存在一些障碍[7]，主要涉及缺血心肌的低存活率和不良的聚焦迁移[8]。

近年来，多种在体和体外临床前模型及MI和心衰相关临床研究，探究了MSCs疗法的疗效；临床试验也表明了MSCs治疗的安全性和实用性，但其安全性和长期疗效仍需进一步研究。

内皮祖细胞可促进血管内皮衬里的再生，通过动员来帮助修复MI后受损的血管内壁[91]。几项初步临床试验，显示了其在心血管疾病治疗中的巨大潜力。

诱导多能干细胞（iPSCs）是通过对成体细胞“重编程”而衍生出来的，可以发育成CMs[9]。开发可能逃避免疫系统的患者特异性iPSCs是该疗法的一个重大进展，或预示着再生医学和个性化医学新领域的出现。

由于iPSCs和人类胚胎干细胞（hESCs）的研发有助于探究CMs再生，因此近年来iPSCs和hESCs一直是研究的焦点。人类多能干细胞衍生的CMs（hPSC-CMs）的分子标记、亚细胞结构和电生理特性，与年轻的原代CMs相似[10]。动物研究表明，MI后，hPSC-CMs或通过植入、存活和与宿主心脏组织的电耦合来增强收缩性能[10]。移植的hPSC-CMs可以在急性MI（AMI）和慢性MI后的心脏病大鼠中存活并产生具有条纹组织的功能性肌细胞[11-12]。AMI后，这些hPSC-CMs注射可减少心室扩张并保留收缩功能。日本研究显示，在对1例合并严重心衰的缺血性心肌病男性患者进行了临床级hPSC-CMs贴片的自体心脏成形术后6个月，患者的临床症状似乎得到了改善，无明显副作用，移植部位和心脏壁运动没有改变[13]。上述临床前及首次人体临床研究表明，应用hPSC-CMs治疗心脏损伤似乎很有前景。

然而，基于细胞的心脏修复或存在以下几个局限性。首先，治疗细胞在心脏组织中的低植入率是一个主要问题。其次，移植的细胞放置在心脏组织中时预后较差，降低了治疗效果[14]。第三，体内追踪移植细胞迁移、分化和存活的方法也缺乏改进[15]。第四，由于心脏传导途径可能会被引入的细胞破坏，因此，移植后可能存在心律失常风险[14]。第五，移植后也很难调节细胞的行为，包括其分化和增殖。第五，由于从患者的心脏组织中提取大量的心肌细胞通常不切实际，因此往往较为危险[14]。最后，成年成熟CMs的功能特征与人类iPSCs不同[14]。这些变化使得准确的药物筛选和实际的治疗应用具有挑战性。

目前，很多方法可用于再生技术。这是通过微细加工实现的，微细加工用于微调细胞微环境，从而影响人类iPSC-CMs的产生和功能。在培养过程可以使用信号分子，影响生长环境，并引导和刺激这些细胞成熟。为了使人类iPSC-CMs达到与成年CMs相同的特征和能力，长期培养可以加速其成熟[16]。该程序通常伴随着额外的方法，以确保治疗的最高效率。三维（3D）细胞培养或可在更接近体内的心脏微环境中改善人类iPSC-CMs的发育和成熟[17]。人类iPSC-CMs的成熟和功能发育过程可以通过机械负载和电刺激来指导，以此模仿完全发育的CMs的特征[17]。此外，还可以调节刚度以运行并促进人类iPSC-CMs向基质的成熟。最后，神经激素变量也可能影响人类iPSC-CMs的功能和成熟[18]。

基因编辑治疗的最新进展

基因编辑的发展为攻克遗传性疾病，尤其是心血管疾病带来了新机遇。目前，学术界已经建立了五种主要的基因编辑技术，即CRISPR、转录激活样效应因子核酸酶（TALENs）、锌指核酸酶（ZFNs）、碱基编辑（BE）和RNA编辑[19]。这些技术有助于对各种遗传性疾病进行精确和个性化的治疗。

CRISPR技术是基因编辑领域的里程碑式突破，以其极高的精确度而备受周末。该技术通常与Cas9酶结合使用，Cas9犹如一把“分子剪刀”，在特定靶点精确切割DNA。这种协同作用能够对基因组进行准确有效的改造，使CRISPR-Cas9成为基因编辑领域的一种非常强大的工具[20]。目前，研究人员正专注于探索CRISPR技术用于纠正与家族性高胆固醇血症（FH）等疾病相关的基因突变的潜力，通过精确靶向和修饰与脂质代谢或心血管功能相关的特定基因，CRISPR有可能为针对心血管疾病根本原因的量身定制的治疗干预铺平道路[23]。

BE的出现为基因编辑增加了一个新的维度，允许将一个DNA碱基对直接转化为另一个，而不会导致双链断裂[24]。在心血管疾病领域，BE有望纠正与肥厚型心肌病等疾病相关的点突变。精确改变特定核苷酸的能力在解决心血管疾病的潜在遗传原因方面提供了独特的优势[24]。

TALEN和ZFN在靶向与心血管疾病相关的基因方面的精确性较好。TALEN的应用有利于研究人员设计具有特定DNA结合能力的蛋白质，从而改变导致心血管疾病发展和进展的遗传因素，如动脉粥样硬化或心肌肥厚[25]。ZFN同样提供了一种可定制的方法，能够对与血脂异常或心律失常相关的遗传密码进行有针对性的修改[21-26]。RNA编辑增加了另一个维度，通过修饰RNA分子的核苷酸序列来影响心血管疾病中的基因表达[27-28]。这些动态工具为精细调节基因表达提供了一种微妙的策略，通过潜在的治疗干预来解决心血管疾病的复杂局面。

1.PCSK9和ANGPTL3基因编辑

一项研究利用在小鼠模型中CRISPR/Cas9靶向PCSK9基因，导致50%的突变率，显著降低了血浆中PCSK9的浓度和胆固醇水平（30%~40%），并增加了肝脏上LDLR的表达，在特定位点没有发生任何脱靶事件[29]。使用CRISPR/Cas9纠正PRKAG2基因中的H530R突变，恢复了心肌肥厚小鼠的心脏形态和心脏功能[30]。Verve Therapeutics正在推进一种针对FH的肝脏导向疗法，通过使用碱基编辑器破坏PCSK9基因，减轻双链断裂（DSB）引起的不良靶向效应[31]。他们使用LNPs将碱基编辑器作为mRNA瞬时递送。在猕猴中进行腺嘌呤碱基编辑器（ABE）测试，利用具有人类相同靶标的引导RNA（gRNA），证明PCSK9持续敲低，LDL-C水平降低，即使在注射后8个月，脱靶效应也很小[31]。Acuitas Therapeutics也通过单次LNP剂量的ABE在猕猴中成功敲除PCSK9[32]。虽然最初针对纯合子家族性高胆固醇血症（HoFH），但这项技术在解决常见高脂血症方面具有更广泛的潜力，从而降低心血管疾病风险。

BE可靶向ANGPTL3，在野生型（31%）和HoFH小鼠（56%）中均显示出甘油三酯水平的降低。BE-ANGPTL3组的深度测序显示了35%的编辑率，展示了基因编辑过程的准确性，没有观察到脱靶效应[33]。

2.载脂蛋白（Apo）C III基因的编辑

既往研究表明，ApoC III与心血管疾病发病之间呈正相关[34]。Guo等[35]利用CRISPR/Cas9敲除了叙利亚金黄地鼠的ApoC III基因，其脂质代谢与人类相似。ApoC III（-/-）仓鼠表现出较低的TG水平，而高胆固醇、高脂肪饮食的仓鼠表现出胸腹动脉动脉粥样硬化降低，与ApoC III缺乏的患者特征一致。另一项研究利用CRISPR/Cas9建立了ApoC III（-/-）兔模型，显示正常饮食下TG水平降低50%，同时血浆脂蛋白脂肪酶（LPL）升高。当接受高脂肪饮食时，ApoC III敲除显示出维持低水平血浆TG、总胆固醇和LDL-C的能力增强[36]。

3.转甲状腺素蛋白淀粉样变性（TTR）基因的编辑

Finn等[37]的研究表明，用靶向TTR基因的CRISPR/Cas9治疗后，小鼠血浆中的TTR蛋白水平显著降低了97%。在一项突破性研究者中，Intellia等启动了第一个CRISPR/Cas9肝脏导向基因编辑，用于治疗ATTR。该疗法采用LNP递送化学修饰的mRNA编码pCas9和gRNA靶向TTR。茚三酮可以防止肝脏产生有毒的错误折叠蛋白质。注射后4周，较高剂量组患者的TTR降低了87%，没有脱靶编辑，仅轻微不良反应[38]。这些极具前景的结果突显了CRISPR/Cas9技术在治疗和预防人类疾病方面的巨大潜力。

4.药物开发基因编辑的挑战

基因编辑技术，特别是CRISPR-Cas9的快速发展，彻底改变了我们对生物学和疾病机制的理解，为人类遗传学和遗传性疾病治疗提供了前所未有的可能性[39-40]。

尽管CRISPR/Cas9具有简单、精确、高效和同时多位点编辑等优点，但其广泛临床应用面临着挑战。

最重要的挑战是CRISPR/Cas9系统的复杂结构，以及对其临床意义的不完全理解。关于是否存在一种比Cas9更精确、更有效的天然蛋白质的问题也仍然存在[41]。此外，CRISPR/Cas9的精确DNA靶向机制虽然通常是准确的，但可能会表现出脱靶效应，切割与靶序列相差几个碱基的DNA序列[42]。尽管正在努力尽量减少脱靶事件的发生，但遗传知识的复杂性和差距带来了持续的挑战。

另一个担忧围绕着细菌产生的Cas9蛋白使用，这可能会在宿主中引发有害的免疫反应[43]。蛋白质的自毁机制在多大程度上可以减轻这种风险尚不确定。此外，Cas9的表达可能激活p53通路，这引发了进一步的安全考虑[27]。靶位点附近对原间隔序列邻近基序（PAM）的要求限制了CRISPR/Cas9的适用性，引入了一个需要解决的约束[44]。

尽管存在这些挑战，但基因编辑技术的最新进展，如碱基编辑和素数编辑，提高了安全性。胞嘧啶和腺嘌呤碱基编辑器提供精确的突变，而素数编辑允许在没有双链断裂的情况下进行复杂的修饰[45]。抗CRISPR蛋白和修饰的gRNA等创新有助于调节。然而，DNA变化的持久性需要谨慎的安全评估，解决意外中断和脱靶效应。伦理论证强调了有限的临床使用和持续研究以完善安全性的必要性[46]。

免疫治疗的最新进展

PD-1、PD-L1和CTLA-4等免疫检查点抑制剂（ICI）的出现，通过利用免疫系统固有的抗肿瘤潜能，明显地彻底改变了癌症治疗[47]。然而，最近探索CTLA-4阻断在动脉粥样硬化中潜力的研究产生了意想不到的结果。

Poels等[48]在喂食0.15%胆固醇饮食6周的Ldlr-/-小鼠中发现，CTLA-4抗体治疗后主动脉弓动脉粥样硬化病变比同种型对照增加了两倍。有趣的是，在不改变斑块中单核细胞/巨噬细胞含量的情况下诱导了T细胞活化。在高脂血症小鼠中，CTLA-4和PD-1抗体的组合也观察到了类似的发现[49]。将ICIs用作动脉粥样硬化治疗的研究仍处于早期阶段，在安全有效地用于这种疾病之前，需要解决几个重大挑战。

新兴研究正在探索令人兴奋的疫苗接种策略，作为通过刺激免疫系统调节LDL-C水平来预防甚至逆转动脉粥样硬化的潜在工具。一个有前景的靶点是PCSK9，这是一种在LDL-C调节中起关键作用的肝脏蛋白[50]。Madeline等[51]最近的一项试验评估了VXX-401，这是一种针对非人类灵长类动物PCSK9的肽基疫苗。其结果显示，LDL-C水平显著降低了三分之一，促使他们启动了一项涉及12名参与者的1期临床试验。值得注意的是，针对PCSK9的其他方法，如siRNA[52]和mAbs[53]，也在研究中。

动脉粥样硬化的另一种潜在的免疫治疗方法涉及靶向促炎细胞因子，以调节其促进疾病的作用。针对TNFα、IL-1β和IL-6的单克隆抗体在体外、体内和临床试验中得到了广泛的研究，以评估其疗效[54-56]。CANTOS试验评估了抗IL-1β单克隆抗体卡那单抗。平均随访3.7年表明，与安慰剂相比，卡那单抗治疗可使复发性心血管事件（如心脏病发作和卒中）显著减少[57]。尽管有这些有希望的发现，但由于试验中观察到致命感染的风险增加，卡那单抗目前尚未被批准用于动脉粥样硬化治疗[58]。

趋化因子是通过细胞再生、激活、发育和成熟进行免疫和炎症反应的关键介质，已成为预防和治疗疾病的有前景的靶点[59]。使用拮抗剂抑制趋化因子-受体相互作用或调节受体表达等策略代表了动脉粥样硬化的潜在免疫治疗方法[60]。

近期，不平衡的肠道微生物群因其在疾病发展中的作用而备受关注，包括在心血管疾病中[61]。许多研究表明，在动脉粥样硬化患者中，某些肠道细菌可能会影响炎症和斑块形成[62-65]。通过益生菌或益生元调节肠道微生物群可为免疫系统平衡和控制胆固醇水平提供预防或治疗益处。Jurairat等[66]研究了随访90天显示，服用副干酪乳杆菌TISTR 2593可改善对促炎细胞因子（主要是TNF-α）的抑制作用，降低LDL-C水平。另一方面，通过菊粉等益生元分子，可以间接改善微生物群活性状态并增强抗炎作用[67]。

结语

细胞疗法和基因编辑是心脏修复和心血管疾病管理的前沿策略。目前正在进行MSC等相关的再生能力的研究。CRISPR/Cas9和碱基编辑等基因编辑工具为纠正与心血管疾病相关的基因突变提供了巨大的潜力。然而，在确保这些疗法的安全性、有效性和长期可行性方面仍然存在挑战。

总之，开发创新策略，包括个性化医疗、先进的成像技术和新的治疗方法，对于进一步减轻心血管疾病的全球负担至关重要。持续进行相关试验对于将这些科学技术转化为实际的临床应用至关重要，最终将改善心血管疾病患者的治疗效果。

专家简介

郑刚教授

•现任泰达国际心血管病医院特聘专家

•中国高血压联盟理事，中国心力衰竭学会委员，中国老年医学会高血压分会天津工作组副组长、中国医疗保健国际交流促进会高血压分会委员。天津医学会心血管病专业委员会委员，天津医学会老年病专业委员会常委。天津市医师协会高血压专业委员会常委，天津市医师协会老年病专业委员会委员，天津市医师协会心力衰竭专业委员，天津市医师协会心血管内科医师分会双心专业委员会委员。天津市心脏学会理事、天津市心律学会第一届委员会委员，天津市房颤中心联盟常委。天津市医药学专家协会第一届心血管专业委员会委员，天津市药理学会临床心血管药理专业委员会常委。天津市中西医结合学会心血管疾病专业委员会常委

•《中华老年心脑血管病杂志》编委，《中华临床医师杂志》（电子版）特邀审稿专家，《中华诊断学电子杂志》审稿专家，《华夏医学》杂志副主编，《中国心血管杂志》常务编委，《中国心血管病研究》杂志第四届编委，《世界临床药物》杂志编委、《医学综述》杂志会编委、《中国医药导报》杂志编委、《中国现代医生》杂志编委、《心血管外科杂志（电子版）》审稿专家

•本人在专业期刊和心血管网发表文章948篇其中第一作者759篇，参加著书11部

•获天津市2005年度“五一劳动奖章和奖状” 和 “天津市卫生行业第二届人民满意的好医生”称号

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