引言
RNA疗法是指利用核糖核酸（RNA）分子治疗疾病的一种治疗方法。它涉及使用各种类型的RNA分子，如信使RNA（mRNA）、小干扰RNA（siRNA）、微小RNA（miRNA）和反义RNA，来调节基因表达、蛋白质产生或参与疾病病理的其他细胞过程。RNA疗法可用于靶向多种疾病，包括遗传性疾病、感染性疾病、癌症和自身免疫性疾病。
RNA生物学与治疗技术的发展历程中涌现了多项里程碑式发现。1961年，研究人员发现了信使RNA（mRNA）。1970年，逆转录酶被发现。1978年，Stephenson和Zamecnik描述了首次将RNA碱基配对用于治疗目的，他们创造了一种旨在靶向Rous肉瘤病毒（RSV）35S RNA序列的反义寡核苷酸（ASO），以阻碍病毒繁殖。这为RNA疗法奠定了基础。1990年，Wolff及其同事的开创性工作将报告基因的mRNA直接注射到小鼠骨骼肌中，为利用外源mRNA在体内表达特定蛋白奠定了基础。1998年，Fire和Mello在秀丽隐杆线虫中确定了双链RNA引发RNA干扰（RNAi）的机制，并获得了诺贝尔奖。同年，第一个ASO药物获得美国FDA批准用于治疗巨细胞病毒视网膜炎。进入21世纪，2018年首个siRNA药物获批。2020年，首个针对SARS-CoV-2的mRNA疫苗获得批准，这代表了四十多年研究的结晶，凸显了mRNA疗法在塑造全球医疗未来方面的变革潜力。下图详细展示了RNA生物学和RNA疗法发展的历史时间轴。
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一、RNA疗法的分类及其生物机制
RNA治疗药物主要分为四大类：反义技术、基于mRNA的策略、基于RNA干扰的疗法以及CRISPR–Cas介导的基因组编辑。
1. 反义寡核苷酸（ASOs）
ASOs是指任何经过工程化设计、通过Watson-Crick杂交与目标RNA相互作用的寡核苷酸。ASO介导的基因调控主要有两种方式：通过占据介导的降解（通过切割）和仅通过占据（通过空间位阻干扰）。
占据介导的降解：涉及ASOs精确结合特定的RNA序列，导致内源性酶在ASO结合位点切割RNA。其中最典型的机制是RNase H1介导的降解，RNase H1作为一种高选择性的内切核酸酶，切割RNA:DNA杂合双链中的RNA。
仅占据机制：ASOs仅通过结合调节靶转录本的上下调，不依赖特定酶。这种空间位阻干扰能够纠正异常剪接，例如Nusinersen通过恢复SMN2转录本中包含外显子7来治疗脊髓性肌萎缩症（SMA）。此外，ASOs还可以通过直接结合mRNA的5'非翻译区（UTR）或起始密码子区域，阻断核糖体募集和翻译起始。
2. RNA干扰（RNAi）疗法
RNAi是一种天然细胞过程，通过检测双链RNA启动特定RNA靶标的降解。长双链RNA和前体microRNA经Dicer酶加工成为小干扰RNA或microRNA，这些小RNA引导RNA诱导沉默复合物（RISC）调节特定的靶mRNA。下图图3展示了RNAi调节基因表达的机制，包括Dicer的处理过程及RISC复合物对靶mRNA的降解或翻译抑制。
在药物开发方面，Patisiran是一种双链小干扰RNA，通过脂质纳米颗粒递送，于2018年获批用于治疗遗传性转甲状腺素蛋白介导的淀粉样变性。随后的Vutrisiran则利用了先进的稳定化学技术，并与N-乙酰半乳糖胺结合，增强了肝细胞吸收，实现了每3个月一次的皮下注射。下表列出了已获得FDA批准或处于临床试验阶段的RNAi药物及其详细信息。
3. mRNA疗法与疫苗
mRNA疗法利用体外转录（IVT）mRNA来产生特定蛋白质。合成mRNA通常包含5'帽、5'非翻译区、开放阅读框、3'非翻译区和Poly(A)尾等结构，这些组分对mRNA的稳定性和翻译至关重要。修饰核苷，如假尿苷和N1-甲基假尿苷，常被掺入mRNA结构中以优化翻译效率并保护IVT mRNA免受先天免疫系统检测。
mRNA疫苗的机制如上图所示：mRNA疫苗通过脂质纳米颗粒（LNP）递送至抗原呈递细胞，编码疾病靶向刺突蛋白的mRNA释放到细胞质中并翻译成抗原蛋白。抗原蛋白随后被蛋白酶体降解为小肽，并通过MHC I类分子呈递给CD8+ T细胞，介导细胞免疫；另一部分抗原蛋白在溶酶体中降解并通过MHC II类分子呈递，通过B细胞/抗体介导的体液免疫中和病原体。
COVID-19 mRNA疫苗（BNT162b2和mRNA-1273）的成功是IVT mRNA平台最有力的临床验证，其在大型随机试验中显示出高效力和可接受的短期安全性。
4. CRISPR-Cas介导的基因组编辑
CRISPR-Cas系统最初发现于细菌和古菌中，作为适应性免疫系统的一部分。该系统通过设计的向导RNA（gRNA）和RNA引导的Cas核酸酶，识别特定序列并切割双链DNA或单链RNA，从而实现精确的基因组编辑。Cas9系统可以靶向双链DNA，而Cas13系统则特异性靶向RNA，利用CRISPR RNA（crRNA）指导切割过程。下图展示了CRISPR/Cas系统的基因编辑机制，包括Cas9和Cas13的作用方式及催化失活的dCas13b用于RNA编辑的原理。
目前，CRISPR技术已从临床前研究迅速发展到临床现实，例如CTX001（exa-cel）在治疗镰状细胞病和输血依赖性β-地中海贫血方面显示出变革性结果。
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二、递送策略与平台
克服生物屏障对于高效递送RNA疗法至关重要。RNA分子本质上不稳定，易受体液中核酸酶降解，且具有负电荷，难以穿透细胞膜。
1. 增强稳定性与细胞摄取
掺入核苷修饰（如2'-O-甲基、2'-氟、假尿苷）可显著增强对酶水解的抵抗力，改善翻译效率。细胞穿透肽（CPPs）如TAT、Penetratin和富含精氨酸的序列已被用于增强细胞摄取。
2. 靶向递送
靶向递送是实现疗效最大化和系统毒性最小化的关键。主动靶向利用受体特异性配体，如用于肝细胞的N-乙酰半乳糖胺，以及用于癌细胞或内皮细胞的抗体或适配体。例如，GalNAc偶联的siRNA药物（如Givosiran和Inclisiran）已通过受体介导的皮下给药实现了强效、持久的肝脏基因沉默。
3. 脂质纳米颗粒（LNPs）
LNPs是递送寡核苷酸药物最常用的载体，作为综合递送系统发挥作用。LNPs由可电离阳离子脂质、胆固醇、磷脂和PEG-脂质组成。可电离阳离子脂质在酸性环境中带正电，与带负电的核酸形成“脂质复合物”，促进细胞内吞，并在内体中通过质子海绵效应或融合机制促进内体逃逸，实现细胞质释放。下图详细展示了LNP介导的寡核苷酸细胞内递送过程，包括内吞、内体逃逸及随后的基因沉默机制。
4. 其他递送系统
除LNPs外，还有多种非病毒载体被开发。聚合物纳米颗粒，如聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）和聚β-氨基酯（PBAEs），可通过修饰实现RNA递送。无机纳米颗粒，如金纳米颗粒和介孔二氧化硅纳米颗粒，因其可变的尺寸、低细胞毒性和易修饰的表面化学性质，成为有吸引力的递送载体。金属-酚醛网络作为另一种新型平台，因具有良好的生物相容性和易于制造的特性，展示了作为非阳离子纳米颗粒平台的潜力。此外，树突状聚合物、环糊精、白蛋白纳米颗粒、细胞外囊泡以及水凝胶等也被广泛研究用于RNA的递送。
结语
尽管取得了显著进展，RNA疗法仍面临挑战。杂交依赖性的脱靶效应是限制其精确性和临床转化的关键挑战之一。计算预测工具虽然有助于识别潜在脱靶，但存在固有局限性，仍需实验验证。CRISPR技术的应用也面临免疫原性毒性问题，例如许多人类受试者体内存在针对常用Cas9核酸酶的预存抗体。未来，RNA疗法预计将超越传统的mRNA、siRNA和CRISPR方法。新发现的非编码RNA，如tRNA来源片段、长链非编码RNA、小核仁RNA和环状RNA，正在重塑对基因调控的理解，并展现出作为未来治疗工具和疾病生物标志物的巨大潜力。
参考资料：
Advancements in RNA-based therapies from bench to bedside. npj Drug Discovery volume 3, Article number: 4 (2026)公众号已建立“小药说药专业交流群”微信行业交流群以及读者交流群，扫描下方小编二维码加入，入行业群请主动告知姓名、工作单位和职务。
