冠心病是严重危害人类生命健康的心血管病，我国冠心病死亡率和疾病负担仍处于快速增长阶段^［1］。冠心病的发病机制复杂，与遗传因素和环境因素均有关。西方大规模双生子队列研究表明遗传因素在冠心病患病总变异中所占的百分比（遗传度）为40%~60% ^［2］，而王冬萌等^［3］的研究表明中国成年双生子人群的冠心病遗传度可高达75%。冠心病的遗传易感性受到许多常见和罕见变异的共同影响 ^{［4, 5］}。近10余年来，随着基因组学（Genomics）的发展及第二代测序技术（next-generation sequencing，NGS）的普及，冠心病遗传学领域得到了长足的发展，其成果也被快速地推向临床转化，为寻找冠心病的药物靶点、指导患者的个体化治疗带来前所未有的机遇^{［4， 6, 7］}。本文对冠心病遗传学领域的三大热点问题进行了总结，分别探讨他们对冠心病危险分层与个体化治疗、治疗靶点的筛选验证以及靶向治疗的药物研发带来的新思路。

1.全基因组关联分析研究（genome-wide association studies，GWAS）与冠心病关联位点的发现：GWAS通过比较特定疾病人群与对照人群的全基因组内上百万个单核苷酸多态性（SNP）的频率差异，筛选出与特定疾病表型显著关联的SNP，这些 SNP所标记的相对独立的染色体区域又被称作与该疾病关联的位点（Locus）。2007年，首个与冠心病显著关联的位点被发现，位于第9号染色体短臂2区1带（9p21）^［6］。此后，许多以欧美人群为主体的大规模冠心病GWAS接连涌现，至今已有超过150个冠心病关联位点被发现，能解释30%~40%的冠心病遗传度^{［4， 8］}。然而，在大部分GWAS所揭示的冠心病关联位点中，与冠心病存在实际关联的致病基因和变异及其生物学功能仍有待探索。目前已知的位于冠心病关联位点及邻近区域内的基因其功能包括脂代谢（约占20%），血压调节（5%~10%），炎症反应，血栓形成，细胞粘附和跨内皮迁移，细胞增殖和血管重构，血管再生，胰岛素抵抗和转录因子等，能够在一定程度上体现冠心病复杂的多基因遗传模式与病生理机制^{［4， 6， 8］}。

2.遗传风险评分促进冠心病的精准危险分层与个体化治疗：虽然大部分单一的冠心病关联位点功能未明，但他们在个体基因组内的组合情况却能够反映该个体发生冠心病的整体多基因遗传风险。多基因风险评分（polygenic risk score，PRS）通过计算个体携带的多个冠心病相关位点SNP及其风险权重的乘积的总和，能够量化每个冠心病易感位点的微小作用累积后的总效应^［9］。目前已经证实，PRS可以预测个体冠心病发病风险、严重程度和预后，改善冠心病危险分层，指导冠心病的个体化治疗与预防^{［4， 7， 9］}。Khera等^［10］基于英国生物银行（UK Biobank）40多万人的研究表明，人群中有8%的个体具有较高的冠心病多基因遗传风险，其冠心病风险较其余人群高3倍。PRS评分高的人群在各年龄阶段出现无症状（亚临床）冠状动脉粥样硬化的风险均更高^［11］，且发生首次及复发冠心病事件的概率更高^［12］，发病年龄更早^［13］，在接受冠状动脉（冠脉）造影的人群中PRS评分高的患者5年全因死亡风险更高^［13］。PRS独立于其他传统心血管危险因素及冠心病家族史，将PRS纳入到已有的风险评估体系中可改善冠心病风险预测和危险分层^{［14, 15］}。

PRS在改善冠心病危险分层的基础上，能够更准确地指导冠心病多基因遗传高风险个体的治疗和预防，从而改善患者预后。Mega等^［12］的研究表明，在接受冠心病一级和二级预防的患者中PRS评分高的患者从他汀类药物的降脂治疗中获益更大。前蛋白转换酶枯草溶菌素9（PCSK9）抑制剂是一类新型强效降脂药物。2020年Marston等^［16］的研究表明，一组由27个SNP组成的PRS能够有效的识别具有高遗传风险、对PCSK9抑制剂治疗获益更大的动脉粥样硬化性心血管疾病（ASCVD）患者，有助于该类药物的个体化应用。年轻人群也是当前心血管风险评估准确性有限、早期识别高危患者启动治疗较为困难的特殊群体，由于年龄增长本身是心血管风险评估的重要因素，绝大部分早发心肌梗死的患者未能在发生心肌梗死前被识别^［17］。由于遗传风险终生存在，对年轻人群进行冠心病PRS的评估有助于更早发现冠心病的高危人群并开始降脂治疗，提高服药和生活方式干预的依从性^［6］。因此，PRS有助于对冠心病危险进行精准分层，指导多基因遗传高风险患者特别是年轻患者的个体化治疗和早期预防。

1. MR的概念及其在冠心病危险因素因果推断中的应用：MR是近年来新兴的研究方法，运用与特定危险因素存在强关联的基因变异作为工具变量，推断该危险因素与临床结局之间的因果关系^［18］。MR研究遵循“亲代等位基因随机分配给子代”的孟德尔遗传规律，利用受试者的不同基因型（工具变量）进行随机化分组并观察不同的临床结局，类似于“天然的”随机对照试验^{［7， 19］}。由于基因变异为先天确定，不受环境、行为等传统混杂因素的影响，且与后天发生的临床结局具有一定的先后顺序，故MR研究能够在一定程度上克服传统观察性流行病学研究中的混杂因素和反向因果关联等偏倚问题^［18］。随着基因组学研究的进展，许多冠心病的危险因素能够应用已知的基因变异或其组成的PRS作为工具变量进行指代，而原本用于冠心病GWAS的大型基因组数据库也为MR研究的开展提供了天然的研究平台和基础，促使MR在冠心病危险因素的因果推断中取得诸多进展^［19］。例如，研究者们运用MR成功证实了一些已知的冠心病危险因素确实可以导致冠心病，包括低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）、脂蛋白（a）［Lp（a）］、甘油三酯（TG）、肥胖、高血压、糖尿病、白细胞介素-6等；同时也证实了一些危险因素与冠心病并无确切的因果关系，包括高密度脂蛋白胆固醇、同型半胱氨酸、纤维蛋白原等^［19］。值得注意的是，MR研究与针对这些危险因素的随机对照试验（RCT）结论多一致，因而MR研究所证实的冠心病致病因素可被作为潜在的治疗靶点^{［6， 7， 19］}。

2. MR在高通量筛选冠心病治疗靶点中的应用：由于MR研究能够回顾性地分析多个危险因素的工具变量与特定临床结局之间的关系，因此能够对大量临床表型、生物学标志物等危险因素进行系统性的高通量筛选，更高效地识别冠心病的致病因素和潜在的治疗靶点。例如，Zuber等^［20］的MR研究结合基因组学数据库与高通量代谢组学数据对30个脂蛋白和代谢产物进行筛选，发现载脂蛋白B（ApoB）是所有血脂成分中对冠心病致病性最强的危险因素。ApoB是多种脂蛋白颗粒的载脂蛋白，包括富含LDL-C的低密度脂蛋白（LDL）和富含TG的极低密度脂蛋白（vLDL）等，该研究也支持vLDL是LDL以外的降低ASCVD风险的重要治疗靶点之一^［21］。另一个实现高通量筛选治疗靶点的典型案例是Sjaarda 等^［22］的MR研究，通过系统性筛查237个血清标志物与冠心病的关联，发现巨噬细胞集落刺激因子-1（CSF-1）和基质细胞衍生因子-1（又称趋化因子CXCL12）与冠心病存在因果关联。由于CSF-1水平能够被白细胞介素-1β（IL-1β）上调，这项研究也恰恰印证了靶向IL-1β的卡纳单抗（canakinumab）用于冠心病抗炎治疗的有效性^{［22, 23］}。综上所述，MR研究能够实现对大量危险因素的高通量筛选，建立危险因素与临床结局之间的因果关系，为冠心病及其他复杂疾病的因果判断、致病因素和治疗靶点的验证与筛选提供了一个有力的遗传学研究工具。

1.罕见变异关联分析研究与冠心病关联基因的发现：尽管通过GWAS已发现许多与冠心病存在关联的SNP，但他们一般为最小等位基因频率（minor allele frequency，MAF）>5%的常见变异，单个变异对冠心病的风险预测价值较小。人类基因组中也存在着大量具有种族和个体差异性的低频变异（0.5%≤MAF<5%）与罕见变异（MAF<0.5%），少数致病性强的罕见变异位于基因内部编码序列，能够直接改变蛋白质表达、结构和功能，对冠心病的风险产生较大影响。例如，导致家族性高胆固醇血症（familial hypercholesterolemia，FH）的致病基因LDLR的无义突变可将早发心肌梗死的风险提升13倍^［24］。罕见变异关联分析研究（rare variant association studies，RVAS）是一种基于大规模人群基因检测数据的、探究基因组中罕见或低频变异与特定疾病表型之间关联的研究方法^［25］。近年来，NGS以及外显子组芯片技术实现了罕见基因变异的高通量检测，也推动了RVAS在冠心病遗传学领域的应用^{［4， 6， 26］}。由于罕见变异在人群中发生的频率过低，RVAS的策略通常是将1个基因作为研究单位，分析其内部编码区所有可能致病的罕见变异的聚集数量是否在病例组及对照组中差异有统计学意义^{［25, 26］}。近年来，RVAS被广泛应用于寻找与冠心病关联的罕见变异及致病基因，目前已证实至少有11个基因的罕见或低频变异可改变冠心病的发病风险，包括胆固醇代谢（LDLR、PCSK9、NPC1L1）、TG代谢（APOA5、APOC3、LPL、ANGPTL4、ANGPTL3）、Lp（a）（LPA）、非高密度脂蛋白胆固醇（ASGR1）以及血压（SVEP1）相关的基因^{［4， 26］}。上述基因中部分功能失活性突变可引起冠心病风险升高，如LDLR、APOA5、LPL、SVEP1^{［24， 27］}，而其余7个基因的功能失活性突变则可降低冠心病风险，换言之这些基因的功能增强性突变可增加冠心病风险^{［27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36］}。

2.冠心病关联基因为冠心病的靶向药物研发提供了精准基因靶点：RVAS将与冠心病关联的罕见变异定位于特定的具有生物学意义的冠心病关联基因，故能为该基因的致病机制研究和冠心病的药物靶点选择提供直接的依据，促进靶向该基因及其产物的药物研发。对于功能失活性突变有心血管保护作用的基因，可以利用单克隆抗体、反义寡核苷酸（antisense oligonucleotide，ASO）等靶向基因产物的药物模拟基因敲除的作用以达到心血管保护的目的。目前，在RVAS中已证实功能缺失性突变与冠心病风险降低相关的7个基因中，有6个基因（除ASGR1）已有对应的靶向基因产物的药物在临床应用或正处于研发与临床试验过程中（表1）。2006年Cohen等^［28］的研究证实人群中PCSK9的低频功能失活性突变与LDL-C降低及冠心病风险降低存在显著关联，目前PCSK9抑制剂已完成临床转化并获得巨大成功，而其他新型的PCSK9抑制剂仍在快速研发中^［37］。依折麦布是靶向NPC1L1蛋白的胆固醇吸收抑制剂，可降低肠道胆固醇吸收和冠心病风险^{［29， 38］}。靶向LPA基因转录产物的ASO药物能够将Lp（a）降低70%~90%^［39］，是精准治疗高Lp（a）血症、降低冠心病风险的潜在新疗法。其余的3个基因靶点APOC3、ANGPTL3、ANGPTL4均为TG代谢通路的关键基因。除了靶向ANGPTL4的单克隆抗体因在小鼠和猴模型中引起肠系膜淋巴结病而止步于临床前研究，APOC3和ANGPTL3基因靶点的单克隆抗体、ASO药物等靶向抑制剂目前均已进行至Ⅱ、Ⅲ期临床试验阶段（表1^{［27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35， 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47］}）。

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表1

具有心血管保护作用的功能缺失性突变的基因靶点及其对应的药物

表1

具有心血管保护作用的功能缺失性突变的基因靶点及其对应的药物

基因	功能缺失性突变的中间表型	靶向基因产物的药物名称	药物类型	药物研发阶段	基因研究文献	临床试验文献
PCSK9a	LDL-C降低	alirocumab， evolucumab	单克隆抗体	获批上市	［28］	［40］， ［41］
		inclisiran	GalNAc-siRNA	获批上市		［42］
NPC1L1	LDL-C降低	ezetimibe	小分子抑制剂	获批上市	［29］	［38］
LPA	Lp（a）降低	IONIS/AKCEA-APO（a）-LRx	GalNAc-ASO	Ⅱ期临床试验	［30］	［39］
APOC3	TG降低	volanesoren	ASO	获批上市b	［31］， ［32］	［43］
		AKCEA-APOCⅢ-LRx	GalNAc-ASO	Ⅱ、Ⅲ期临床试验		［44］
ANGPTL3	TG、LDL-C降低	evinacumab	单克隆抗体	Ⅱ、Ⅲ期临床试验	［33］， ［34］	［33］， ［45］
		IONIS/AKCEA-ANGPTL3-LRx	GalNAc-ASO	Ⅱ、Ⅲ期临床试验		［46］， ［47］
ANGPTL4	TG降低	REGN1001	单克隆抗体	临床前研发c	［27］， ［35］

注：LDL-C为低密度脂蛋白胆固醇，Lp（a）为脂蛋白（a），TG为甘油三酯，GalNAc为N-乙酰半乳糖胺，siRNA为小干扰RNA，ASO为反义寡核苷酸；^a PCSK9抑制剂还有许多尚在研发的类型，可参考文献［37］；^b volanesoren目前获批的适应证为家族性高乳糜微粒综合征，暂不包括心血管病患者；^c ANGPTL4单克隆抗体由于在小鼠及猴的动物模型中出现肠系膜淋巴结病的不良反应，未进行至临床试验阶段；-表示无相关文献

APOC3基因编码的载脂蛋白C-Ⅲ（ApoC-Ⅲ）及ANGPTL3基因编码的人血管生成素样蛋白3（ANGPTL3）均主要在肝脏中表达，均能抑制脂蛋白脂肪酶（LPL）清除富含TG的脂蛋白（triglyceride-rich lipoprotein， TRL）从而引起TG升高，此外ApoC-Ⅲ还能通过直接抑制肝脏摄取TRL进一步升高TG^［48］。RVAS证实APOC3和ANGPTL3的罕见功能失活性变异均与低TG和冠心病风险降低相关^{［31, 32, 33, 34］}。靶向APOC3的ASO药物包括第一代volanesorsen和靶向肝脏的第二代AKCEA-APOCⅢ-L_Rx，后者极大地降低了药物暴露剂量，克服了前者血小板减少的不良反应，在Ⅰ/Ⅱa期临床试验中显示出良好的降低TG的效果，其他血脂谱表型也得到改善^［44］，有待后续研究对ASCVD人群进行临床结局的验证^［21］。ANGPTL3基因的罕见功能缺失性突变可同时降低TG和LDL-C ^［49］，改善胰岛素抵抗等其他代谢表型^［50］。相应的，ANGPTL3的单克隆抗体evinacumab、靶向肝脏的ASO药物IONIS/AKCEA-ANGPTL3-L_Rx在临床试验中均可不同程度的降低TG及LDL-C，并在小鼠模型中降低动脉粥样硬化、提高胰岛素敏感性^{［33， 46］}。Ⅲ期临床试验表明，evinacumab可使已接受最大强度降脂药物治疗的纯合子FH患者的LDL-C水平进一步降低近50%，且降脂作用独立于患者LDLR的功能状态^［45］。鉴于ANGPTL3基因的遗传学研究和药物临床试验均提示其是一个极具潜力的药物靶点，ANGPTL3基因推测为“下一个PCSK9”^［51］。上述研究结果均表明，RVAS揭示的冠心病关联基因可为药物靶点选择提供重要线索，根据携带药物靶点基因突变个体的表型可预测靶向基因产物的药物的临床效果，加快新药研发进程。

综上所述，近年来冠心病遗传学研究揭示了大量冠心病相关位点及部分致病基因，不断加深人们对冠心病这一复杂疾病的多基因遗传机制的理解，也推动了这些成果的创新性临床转化。基于GWAS的PRS量化了冠心病多基因层面的遗传风险，其独立于心血管传统危险因素，在冠心病的精准危险分层、指导遗传高危人群的个体化治疗等方面具有特殊意义。MR运用基因变异作为随机化分组的工具，能够验证冠心病与众多危险因素的因果关系，实现致病因素与药物靶点的高通量筛选。基于RVAS的冠心病关联基因的发现为冠心病的靶向治疗提供了精准的基因靶点，推动着具有潜力的新药的诞生。这些遗传学研究进展为指导个体化治疗、寻找冠心病的药物靶点带来了新思路和前所未有的机遇。然而，当前冠心病遗传学的成果多是基于欧美人群，缺乏种族多样性，这为临床转化应用带来了一定的困境，科学界也呼吁进行更多种族人群的遗传学研究^［52］。当前，建立和完善基于中国人群的冠心病遗传学研究，并促进其研究成果的临床转化，具有广阔的前景。