心血管疾病被認為是與衰老相關的疾病，隨著由這些疾病引起的動脈粥樣硬化病變形成的患病率增加，被視為全球最主要的死亡原因之一。動脈粥樣硬化是一種慢性疾病，可導致心肌梗死（MI）、缺血性心肌病、卒中和外周動脈疾病。
迄今為止，大多數治療藥物旨在控制心血管疾病患者的危險因素。免疫療法的出現提供了一條透過靶向調節免疫反應來降低動脈粥樣硬化炎症關鍵點的途徑[1]。細胞療法利用幹細胞和祖細胞的再生能力，旨在透過促進受損心肌的修復和再生來恢復MI後的心臟功能[2]。基因療法則可透過精確的基因編輯工具，如簇狀規則間隔短迴文重複序列（CRISPR），提供了直接糾正心血管疾病遺傳決定因素和治療性調節基因表達，以促進血管修復和再生的潛力[3]。
本文探討這些新興技術，重點關注其潛在機制、臨床適用性以及必須應對的挑戰，以實現其在徹底改變心血管疾病管理方面的全部潛力。
基於細胞的心臟修復在心肌再生領域具有一定的前景。除藥物和心臟器械治療外，患者還可進行幹細胞相關治療，其具有再生和修復受損心臟組織的潛力[4]。
在具有心臟修復功能的潛在細胞療法中，骨髓來源的單核幹細胞（BM-MNC）是研究的重要選擇之一。這類多功能細胞具有透過產生新的心肌細胞（CMs）、內皮細胞和平滑肌細胞來修復受損心臟組織的潛力。這種用功能細胞重新填充梗死區域（即心臟病發作後的瘢痕區域）的能力在恢復心臟功能方面具有良好的效果。
間充質幹細胞（MSC）是心臟再生領域另一種有前景的肝細胞。這類細胞也存在於骨髓中，具有再生心臟細胞的巨大潛力。它們具有可分化為各種細胞型別的靈活性，包括對心臟功能至關重要的細胞型別，使其成為進一步研究和開發的有價值的候選者[5-6]。
MSCs有助於心血管疾病的治療，包括保護心肌、減少炎症、增強抗凋亡性、預防纖維化、改善梗死部位周圍的心肌細胞分化和血管生成。目前已證實，它們在心血管疾病治療中具有一定的優勢，但仍存在一些障礙[7]，主要涉及缺血心肌的低存活率和不良的聚焦遷移[8]。
近年來，多種在體和體外臨床前模型及MI和心衰相關臨床研究，探究了MSCs療法的療效；臨床試驗也表明了MSCs治療的安全性和實用性，但其安全性和長期療效仍需進一步研究。
內皮祖細胞可促進血管內皮襯裡的再生，透過動員來幫助修復MI後受損的血管內壁[91]。幾項初步臨床試驗，顯示了其在心血管疾病治療中的巨大潛力。
誘導多能幹細胞（iPSCs）是透過對成體細胞“重程式設計”而衍生出來的，可以發育成CMs[9]。開發可能逃避免疫系統的患者特異性iPSCs是該療法的一個重大進展，或預示著再生醫學和個性化醫學新領域的出現。
由於iPSCs和人類胚胎幹細胞（hESCs）的研發有助於探究CMs再生，因此近年來iPSCs和hESCs一直是研究的焦點。人類多能幹細胞衍生的CMs（hPSC-CMs）的分子標記、亞細胞結構和電生理特性，與年輕的原代CMs相似[10]。動物研究表明，MI後，hPSC-CMs或透過植入、存活和與宿主心臟組織的電耦合來增強收縮效能[10]。移植的hPSC-CMs可以在急性MI（AMI）和慢性MI後的心臟病大鼠中存活併產生具有條紋組織的功能性肌細胞[11-12]。AMI後，這些hPSC-CMs注射可減少心室擴張並保留收縮功能。日本研究顯示，在對1例合併嚴重心衰的缺血性心肌病男性患者進行了臨床級hPSC-CMs貼片的自體心臟成形術後6個月，患者的臨床症狀似乎得到了改善，無明顯副作用，移植部位和心臟壁運動沒有改變[13]。上述臨床前及首次人體臨床研究表明，應用hPSC-CMs治療心臟損傷似乎很有前景。
然而，基於細胞的心臟修復或存在以下幾個侷限性。首先，治療細胞在心臟組織中的低植入率是一個主要問題。其次，移植的細胞放置在心臟組織中時預後較差，降低了治療效果[14]。第三，體內追蹤移植細胞遷移、分化和存活的方法也缺乏改進[15]。第四，由於心臟傳導途徑可能會被引入的細胞破壞，因此，移植後可能存在心律失常風險[14]。第五，移植後也很難調節細胞的行為，包括其分化和增殖。第五，由於從患者的心臟組織中提取大量的心肌細胞通常不切實際，因此往往較為危險[14]。最後，成年成熟CMs的功能特徵與人類iPSCs不同[14]。這些變化使得準確的藥物篩選和實際的治療應用具有挑戰性。
目前，很多方法可用於再生技術。這是透過微細加工實現的，微細加工用於微調細胞微環境，從而影響人類iPSC-CMs的產生和功能。在培養過程可以使用訊號分子，影響生長環境，並引導和刺激這些細胞成熟。為了使人類iPSC-CMs達到與成年CMs相同的特徵和能力，長期培養可以加速其成熟[16]。該程式通常伴隨著額外的方法，以確保治療的最高效率。三維（3D）細胞培養或可在更接近體內的心臟微環境中改善人類iPSC-CMs的發育和成熟[17]。人類iPSC-CMs的成熟和功能發育過程可以透過機械負載和電刺激來指導，以此模仿完全發育的CMs的特徵[17]。此外，還可以調節剛度以執行並促進人類iPSC-CMs向基質的成熟。最後，神經激素變數也可能影響人類iPSC-CMs的功能和成熟[18]。
基因編輯的發展為攻克遺傳性疾病，尤其是心血管疾病帶來了新機遇。目前，學術界已經建立了五種主要的基因編輯技術，即CRISPR、轉錄啟用樣效應因子核酸酶（TALENs）、鋅指核酸酶（ZFNs）、鹼基編輯（BE）和RNA編輯[19]。這些技術有助於對各種遺傳性疾病進行精確和個性化的治療。
CRISPR技術是基因編輯領域的里程碑式突破，以其極高的精確度而備受週末。該技術通常與Cas9酶結合使用，Cas9猶如一把“分子剪刀”，在特定靶點精確切割DNA。這種協同作用能夠對基因組進行準確有效的改造，使CRISPR-Cas9成為基因編輯領域的一種非常強大的工具[20]。目前，研究人員正專注於探索CRISPR技術用於糾正與家族性高膽固醇血癥（FH）等疾病相關的基因突變的潛力，透過精確靶向和修飾與脂質代謝或心血管功能相關的特定基因，CRISPR有可能為針對心血管疾病根本原因的量身定製的治療干預鋪平道路[23]。
BE的出現為基因編輯增加了一個新的維度，允許將一個DNA鹼基對直接轉化為另一個，而不會導致雙鏈斷裂[24]。在心血管疾病領域，BE有望糾正與肥厚型心肌病等疾病相關的點突變。精確改變特定核苷酸的能力在解決心血管疾病的潛在遺傳原因方面提供了獨特的優勢[24]。
TALEN和ZFN在靶向與心血管疾病相關的基因方面的精確性較好。TALEN的應用有利於研究人員設計具有特定DNA結合能力的蛋白質，從而改變導致心血管疾病發展和進展的遺傳因素，如動脈粥樣硬化或心肌肥厚[25]。ZFN同樣提供了一種可定製的方法，能夠對與血脂異常或心律失常相關的遺傳密碼進行有針對性的修改[21-26]。RNA編輯增加了另一個維度，透過修飾RNA分子的核苷酸序列來影響心血管疾病中的基因表達[27-28]。這些動態工具為精細調節基因表達提供了一種微妙的策略，透過潛在的治療干預來解決心血管疾病的複雜局面。
一項研究利用在小鼠模型中CRISPR/Cas9靶向PCSK9基因，導致50%的突變率，顯著降低了血漿中PCSK9的濃度和膽固醇水平（30%~40%），並增加了肝臟上LDLR的表達，在特定位點沒有發生任何脫靶事件[29]。使用CRISPR/Cas9糾正PRKAG2基因中的H530R突變，恢復了心肌肥厚小鼠的心臟形態和心臟功能[30]。Verve Therapeutics正在推進一種針對FH的肝臟導向療法，透過使用鹼基編輯器破壞PCSK9基因，減輕雙鏈斷裂（DSB）引起的不良靶向效應[31]。他們使用LNPs將鹼基編輯器作為mRNA瞬時遞送。在獼猴中進行腺嘌呤鹼基編輯器（ABE）測試，利用具有人類相同靶標的引導RNA（gRNA），證明PCSK9持續敲低，LDL-C水平降低，即使在注射後8個月，脫靶效應也很小[31]。Acuitas Therapeutics也透過單次LNP劑量的ABE在獼猴中成功敲除PCSK9[32]。雖然最初針對純合子家族性高膽固醇血癥（HoFH），但這項技術在解決常見高脂血症方面具有更廣泛的潛力，從而降低心血管疾病風險。
BE可靶向ANGPTL3，在野生型（31%）和HoFH小鼠（56%）中均顯示出甘油三酯水平的降低。BE-ANGPTL3組的深度測序顯示了35%的編輯率，展示了基因編輯過程的準確性，沒有觀察到脫靶效應[33]。
既往研究表明，ApoC III與心血管疾病發病之間呈正相關[34]。Guo等[35]利用CRISPR/Cas9敲除了敘利亞金黃地鼠的ApoC III基因，其脂質代謝與人類相似。ApoC III（-/-）倉鼠表現出較低的TG水平，而高膽固醇、高脂肪飲食的倉鼠表現出胸腹動脈動脈粥樣硬化降低，與ApoC III缺乏的患者特徵一致。另一項研究利用CRISPR/Cas9建立了ApoC III（-/-）兔模型，顯示正常飲食下TG水平降低50%，同時血漿脂蛋白脂肪酶（LPL）升高。當接受高脂肪飲食時，ApoC III敲除顯示出維持低水平血漿TG、總膽固醇和LDL-C的能力增強[36]。
Finn等[37]的研究表明，用靶向TTR基因的CRISPR/Cas9治療後，小鼠血漿中的TTR蛋白水平顯著降低了97%。在一項突破性研究者中，Intellia等啟動了第一個CRISPR/Cas9肝臟導向基因編輯，用於治療ATTR。該療法採用LNP遞送化學修飾的mRNA編碼pCas9和gRNA靶向TTR。茚三酮可以防止肝臟產生有毒的錯誤摺疊蛋白質。注射後4周，較高劑量組患者的TTR降低了87%，沒有脫靶編輯，僅輕微不良反應[38]。這些極具前景的結果突顯了CRISPR/Cas9技術在治療和預防人類疾病方面的巨大潛力。
基因編輯技術，特別是CRISPR-Cas9的快速發展，徹底改變了我們對生物學和疾病機制的理解，為人類遺傳學和遺傳性疾病治療提供了前所未有的可能性[39-40]。
儘管CRISPR/Cas9具有簡單、精確、高效和同時多位點編輯等優點，但其廣泛臨床應用面臨著挑戰。
最重要的挑戰是CRISPR/Cas9系統的複雜結構，以及對其臨床意義的不完全理解。關於是否存在一種比Cas9更精確、更有效的天然蛋白質的問題也仍然存在[41]。此外，CRISPR/Cas9的精確DNA靶向機制雖然通常是準確的，但可能會表現出脫靶效應，切割與靶序列相差幾個鹼基的DNA序列[42]。儘管正在努力盡量減少脫靶事件的發生，但遺傳知識的複雜性和差距帶來了持續的挑戰。
另一個擔憂圍繞著細菌產生的Cas9蛋白使用，這可能會在宿主中引發有害的免疫反應[43]。蛋白質的自毀機制在多大程度上可以減輕這種風險尚不確定。此外，Cas9的表達可能啟用p53通路，這引發了進一步的安全考慮[27]。靶位點附近對原間隔序列鄰近基序（PAM）的要求限制了CRISPR/Cas9的適用性，引入了一個需要解決的約束[44]。
儘管存在這些挑戰，但基因編輯技術的最新進展，如鹼基編輯和素數編輯，提高了安全性。胞嘧啶和腺嘌呤鹼基編輯器提供精確的突變，而素數編輯允許在沒有雙鏈斷裂的情況下進行復雜的修飾[45]。抗CRISPR蛋白和修飾的gRNA等創新有助於調節。然而，DNA變化的永續性需要謹慎的安全評估，解決意外中斷和脫靶效應。倫理論證強調了有限的臨床使用和持續研究以完善安全性的必要性[46]。
PD-1、PD-L1和CTLA-4等免疫檢查點抑制劑（ICI）的出現，透過利用免疫系統固有的抗腫瘤潛能，明顯地徹底改變了癌症治療[47]。然而，最近探索CTLA-4阻斷在動脈粥樣硬化中潛力的研究產生了意想不到的結果。
Poels等[48]在餵食0.15%膽固醇飲食6周的Ldlr-/-小鼠中發現，CTLA-4抗體治療後主動脈弓動脈粥樣硬化病變比同種型對照增加了兩倍。有趣的是，在不改變斑塊中單核細胞/巨噬細胞含量的情況下誘導了T細胞活化。在高脂血症小鼠中，CTLA-4和PD-1抗體的組合也觀察到了類似的發現[49]。將ICIs用作動脈粥樣硬化治療的研究仍處於早期階段，在安全有效地用於這種疾病之前，需要解決幾個重大挑戰。
新興研究正在探索令人興奮的疫苗接種策略，作為透過刺激免疫系統調節LDL-C水平來預防甚至逆轉動脈粥樣硬化的潛在工具。一個有前景的靶點是PCSK9，這是一種在LDL-C調節中起關鍵作用的肝臟蛋白[50]。Madeline等[51]最近的一項試驗評估了VXX-401，這是一種針對非人類靈長類動物PCSK9的肽基疫苗。其結果顯示，LDL-C水平顯著降低了三分之一，促使他們啟動了一項涉及12名參與者的1期臨床試驗。值得注意的是，針對PCSK9的其他方法，如siRNA[52]和mAbs[53]，也在研究中。
動脈粥樣硬化的另一種潛在的免疫治療方法涉及靶向促炎細胞因子，以調節其促進疾病的作用。針對TNFα、IL-1β和IL-6的單克隆抗體在體外、體內和臨床試驗中得到了廣泛的研究，以評估其療效[54-56]。CANTOS試驗評估了抗IL-1β單克隆抗體卡那單抗。平均隨訪3.7年表明，與安慰劑相比，卡那單抗治療可使複發性心血管事件（如心臟病發作和卒中）顯著減少[57]。儘管有這些有希望的發現，但由於試驗中觀察到致命感染的風險增加，卡那單抗目前尚未被批准用於動脈粥樣硬化治療[58]。
趨化因子是透過細胞再生、啟用、發育和成熟進行免疫和炎症反應的關鍵介質，已成為預防和治療疾病的有前景的靶點[59]。使用拮抗劑抑制趨化因子-受體相互作用或調節受體表達等策略代表了動脈粥樣硬化的潛在免疫治療方法[60]。
近期，不平衡的腸道微生物群因其在疾病發展中的作用而備受關注，包括在心血管疾病中[61]。許多研究表明，在動脈粥樣硬化患者中，某些腸道細菌可能會影響炎症和斑塊形成[62-65]。透過益生菌或益生元調節腸道微生物群可為免疫系統平衡和控制膽固醇水平提供預防或治療益處。Jurairat等[66]研究了隨訪90天顯示，服用副乾酪乳桿菌TISTR 2593可改善對促炎細胞因子（主要是TNF-α）的抑制作用，降低LDL-C水平。另一方面，透過菊粉等益生元分子，可以間接改善微生物群活性狀態並增強抗炎作用[67]。
細胞療法和基因編輯是心臟修復和心血管疾病管理的前沿策略。目前正在進行MSC等相關的再生能力的研究。CRISPR/Cas9和鹼基編輯等基因編輯工具為糾正與心血管疾病相關的基因突變提供了巨大的潛力。然而，在確保這些療法的安全性、有效性和長期可行性方面仍然存在挑戰。
總之，開發創新策略，包括個性化醫療、先進的成像技術和新的治療方法，對於進一步減輕心血管疾病的全球負擔至關重要。持續進行相關試驗對於將這些科學技術轉化為實際的臨床應用至關重要，最終將改善心血管疾病患者的治療效果。
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專家簡介
鄭剛 教授
•現任泰達國際心血管病醫院特聘專家
•中國高血壓聯盟理事，中國心力衰竭學會委員，中國老年醫學會高血壓分會天津工作組副組長、中國醫療保健國際交流促進會高血壓分會委員。天津醫學會心血管病專業委員會委員，天津醫學會老年病專業委員會常委。天津市醫師協會高血壓專業委員會常委，天津市醫師協會老年病專業委員會委員，天津市醫師協會心力衰竭專業委員，天津市醫師協會心血管內科醫師分會雙心專業委員會委員。天津市心臟學會理事、天津市心律學會第一屆委員會委員，天津市房顫中心聯盟常委。天津市醫藥學專家協會第一屆心血管專業委員會委員，天津市藥理學會臨床心血管藥理專業委員會常委。天津市中西醫結合學會心血管疾病專業委員會常委
•《中華老年心腦血管病雜誌》編委，《中華臨床 醫師雜誌》（電子版）特邀審稿專家，《中華診斷學電子雜誌》審稿專家，《華夏醫學》雜誌副主編，《中國心血管雜誌》常務編委，《中國心血管病研究》雜誌第四屆編委，《世界臨床藥物》雜誌編委、《醫學綜述》雜誌會編委、《中國醫藥導報》雜誌編委、《中國現代醫生》雜誌編委、《心血管外科雜誌（電子版）》審稿專家
•本人在專業期刊和心血管網發表文章948篇其中第一作者759篇，參加著書11部