摘要:基于基因治療作為從根本上治療疾病的技術手段,為類風濕性關節炎的治療帶來新的思路和方法,綜述類風濕性關節炎基因治療的相關研究進展,包括小干擾 RNA(siRNA)、微小 RNA(miRNA)、DNA、CRISPR/Cas9 系統、脫氧核酶以及一些其他技術,為基因治療在類風濕性關節炎領域的應用提供借鑒思路,并為類風濕性關節炎患者提供更有效、更具針對性的治療方案。
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類風濕性關節炎(rheumatoid arthritis,RA)是一種自身免疫性疾病,以關節炎癥、疼痛和功能障礙為臨床特征,影響全球 0.5% - 1% 的人口。其特征表現為對稱性、多關節的滑膜炎癥,若未經及時有效的治療,則可逐漸導致關節軟骨和骨組織破壞,進而引發關節畸形和功能喪失,嚴重影響患者生活質量,并增加社會醫療成本。
長期以來,類風濕性關節炎的治療處于不斷探索與發展階段。傳統的治療方法主要以藥物治療為主,如非甾體抗炎藥(NSAIDs)、抗風濕藥物(DMARDs)以及糖皮質激素等,其共同點是可有效緩解疼痛和炎癥,但對疾病進程的控制作用有限,同時藥物也會導致諸多并發癥。基因治療能通過調控與疾病相關的基因表達,從根本上糾正疾病發生發展的異常生物學過程,為傳統治療效果不理想的患者提供更有效的治療方案。常用的基因治療方法包括 RNA(小干擾 RNA(siRNA)和微小 RNA(miRNA))、反義寡核苷酸(ASO)、DNA(質粒和 DNA 折紙)、基因編輯體系、脫氧核酶(Dz)、靶向蛋白水解嵌合體(PROTAC)技術以及疫苗等,為類風濕性關節炎的治療提供了多種可能。本文綜述常用基因治療方法在類風濕性關節炎領域的研究進展,并對該技術未來的發展前景進行展望。
1、RNA 治療
小干擾 RNA:siRNA 作為一類長度約為 21 - 23 個核苷酸的雙鏈 RNA 分子,基于 RNA 干擾在生物體內發揮重要的基因調控作用。其作用過程包括起始階段和效應階段,具有高度底物特異性和高效沉默活性,在基因功能研究、疾病治療及農業生物技術領域應用前景廣闊。目前已成功應用于類風濕性關節炎基因治療領域,通過干預經典炎癥信號通路抑制滑膜炎癥、降低骨損傷、減緩小鼠病理學進程。例如,Liu 等將 HIF - 1α siRNA 裝載至納米復合物中,轉染至炎癥巨噬細胞模型,可降低 HIF - 1α 表達水平,抑制相關信號通路因子表達,減少破骨細胞生成;將該納米復合物注射至類風濕性關節炎小鼠模型中,可降低小鼠爪部腫脹,緩解炎癥及軟骨損傷。此外,Guo 等、Nasra 等、Kim 等也分別通過不同的實驗,證明了 siRNA 在類風濕性關節炎治療中的有效性。
微小核糖核酸:miRNA 是一類內源性的非編碼單鏈 RNA 分子,長度約為 19 - 25 個核苷酸,在生物體內廣泛存在且具有特定表達模式。其通過與靶 mRNA 的 3′端非翻譯區互補序列結合,調節 mRNA 的穩定性和翻譯。目前,miRNA 在 RA 的治療中具有廣闊應用前景。Han 等利用氟化修飾聚酰胺 - 胺樹枝狀大分子實現 miR - 23b 高效、穩定遞送,該納米復合物能激活線粒體凋亡途徑誘導巨噬細胞凋亡,抑制 NF - κB 信號通路,降低促炎癥因子表達,在佐劑誘導關節炎大鼠模型和膠原誘導的關節炎小鼠模型中,能滯留在患病關節處,減緩炎癥和抑制骨組織侵蝕。此外,還有研究表明 miR - 21、miR - 124、miR - 146a、miR - 125 等在 RA 的發生發展及治療中發揮重要作用。
2、DNA 治療
質粒:質粒是存在于細菌細胞質中的環狀雙鏈 DNA 分子,具有自我復制能力。在 RA 治療中,攜帶治療基因的質粒導入患者體內后,使細胞表達相應治療性產物發揮治療作用。Zhang 等構建了創新型 IL - 10 質粒遞送體系,該體系形成的納米復合物可在炎癥部位有效蓄積,調節線粒體功能,抑制炎癥介質產生,強化細胞抗炎表型,治療效果良好。
DNA 折紙:DNA 折紙是基于 DNA 分子自組裝特性構建納米結構的先進技術,具有高度可編程性、精確結構控制能力和良好生物相容性。Li 等設計出納米級柔性可編程 DNA 折紙機器,用于調節炎癥滑膜組織中活化免疫細胞的 CD95 致死誘導信號,建立局部免疫耐受以實現對 RA 的逆轉。該 DNA 折紙在弱酸性炎癥滑膜組織中可暴露 CD95L 陣列,激活死亡誘導信號,緩解慢性炎癥,促進局部免疫耐受,改善關節損傷。
反義寡核苷酸:ASO 是由十幾個到幾十個核苷酸組成的短鏈核酸分子,通常為單鏈 DNA 或 RNA。其通過與靶 mRNA 特定區域互補,干擾基因表達,作用機制包括誘導 RNaseH 介導的靶 mRNA 降解、抑制 mRNA 翻譯和改變 mRNA 剪接等。ASO 特異性高、效率高、設計性強、應用范圍廣,在自身免疫性疾病中治療效果良好。Makalish 等使用反義寡核苷酸 Cytos - 11 治療 RA,在大鼠模型中可抑制關節炎癥狀,與經典抗風濕藥物阿達木單抗療效類似。
CRISPR/Cas9 系統:基因編輯技術是對生物體基因組特定目標基因進行精確修飾的技術,目前廣泛應用的是 CRISPR/Cas9 系統,由引導 RNA 和 Cas9 蛋白組成。該系統可引發細胞自身的 DNA 修復機制,包括非同源末端連接和同源重組修復。在醫學領域,有望用于治療多種遺傳疾病。Choi 等針對 RA 中的炎性細胞因子和通路,利用該技術改造誘導多能干細胞,構建 “SMART” 軟骨干細胞,形成的軟骨植入物在體內外均表現良好,可減輕炎癥性關節炎小鼠模型的疾病炎癥程度。Huang 等將基于 CRISPRa 的基因編輯技術與過繼細胞療法相結合,構建持久表達 IL - 10 的工程化 M2 型巨噬細胞用于 RA 治療,可緩解 RA 小鼠模型的炎癥、滑膜增生和關節破壞。
脫氧核酶:脫氧核酶(DNAzyme,Dz)是具有催化活性的 DNA 分子,其催化作用基于特定 DNA 序列結構,通過與底物分子堿基互補配對結合,在合適環境條件下引發化學反應。以具有 RNA 切割活性的 Dz 為例,可切割目標 RNA 分子。Dz 穩定性高、可設計性強,在基因治療等領域應用前景廣闊。Fahmy 等借助 DNA 分子 Dz13 敲低堿性區域亮氨酸拉鏈蛋白 c - Jun,抑制血管通透性和白細胞的跨內皮遷移,減少 RA 小鼠模型中的關節腫脹、炎性細胞浸潤和骨侵蝕。
3、其他基因治療策略
靶白蛋白水解嵌合體:PROTAC 技術是一種創新的蛋白質降解技術,PROTAC 分子由靶蛋白結合配體、E3 泛素連接酶結合配體和連接鏈構成。其可特異性靶向清除目標蛋白質,具有高度靶向特異性和可調節性,可應用于治療腫瘤、神經退行性疾病以及炎癥性疾病等。
治療性適配體:適配體是單鏈 DNA 或 RNA,可高親和力特異性結合其靶標。利用其特性可改善治療或診斷目的的靶向特性,一些適配體還可作為治療劑。Cao 等利用微針作為載體經皮遞送抗 DEK 適配子,可降低炎性巨噬細胞中 DEK 的表達,抑制關節軟骨損傷。
疫苗:疫苗是預防疾病最有效、最經濟的手段,已發展到第三代,即 DNA 和 mRNA 疫苗。DNA 疫苗更經濟穩定、特異性高、易于制備且可個性化治療。Song 等構建的 CCOL2A1 特異性耐受 DNA 疫苗用于 RA 治療,效果與 MTX 相當,且無副作用,還可作為預防性疫苗。mRNA 疫苗可直接進行抗原蛋白表達,無基因組整合和突變風險,但目前用于 RA 的預防和治療尚未見文獻報道,不過已有治療實驗性自身免疫性腦脊髓炎的 mRNA 疫苗,為自身免疫性疾病疫苗開發提供了思路。
4、結論與展望:本文介紹的基因治療手段在治療 RA 中已有較多報道,但目前該疾病的治療仍通過抑制炎癥緩解癥狀,未能從根源上解決問題。盡管 RA 的基因治療距臨床應用仍有較大距離,但其原理決定了未來應用的可能性。隨著基因編輯技術的完善,更精準、高效和無脫靶效應的基因操作將為 RA 關鍵靶點編輯及表達水平調控提供技術支撐。將基因治療與現有治療方法相結合,有望取得更理想的治療效果,基因治療有望成為未來 RA 及其他自身免疫性疾病治療的新策略。
張虎剛;賈佳馨;劉涵玉;李全順,吉林大學,202501