מחקר זה שואף לבצע סקירה מפורטת של ההתקדמות המחקרית ב-ncRNA למחלות פנוסקולריות בשנים האחרונות, מנקודות מבט של מחקר רפואי בסיסי, קליני ותרגומי.
מאמר סקירה
מחקר זה שואף לבצע סקירה מפורטת של ההתקדמות המחקרית ב-ncRNA למחלות פנוסקולריות בשנים האחרונות, מנקודות מבט של מחקר רפואי בסיסי, קליני ותרגומי.
מחלה פנוסקולרית היא סוג של הפרעה וסקולרית רב-מערכתית, המאופיינת בעיקר על ידי נגעים וסקולריים אטרוסקלרוטיים כמאפיין פתולוגי נפוץ, הכולל מחלות לב וכלי דם, מחלות כלי דם מוחיות ומחלות כלי דם פריפריאליות, בין היתר. המעורבות הקריטית של RNA לא-מקודד (ncRNA), במיוחד מיקרו-RNA, RNA ארוך-לא מקודד ו-RNA מעגלי, בסוגים שונים של מחלות פנוסקולריות, נחקרה לעומק. מחקרים עדכניים הראו שמולקולות RNA רגולטוריות אלו מעורבות במנגנונים שמאחורי מחלות פנוסקולריות על ידי ויסות תהליכים פתופיזיולוגיים כגון תפקוד אנדותל וסקולרי, תגובה דלקתית, אפופטוזיס והתרבות. עם זאת, כיום אין סקירה שיטתית על התקדמות המחקר של ncRNA במחלות פנוסקולריות. לכן, כדי לספק דיון מקיף ושיטתי על חשיבות ncRNA במחלות פנוסקולריות. מחקר זה מספק סינתזה מקיפה של מחקרי ncRNA עדכניים במחלות פנוסקולריות מנקודות מבט בסיסיות, קליניות ותרגומיות, במטרה להבהיר את תפקידיו הביולוגיים הספציפיים ואת המנגנונים הפתוגניים שלו. סקירה זו תורמת לפיתוח טוב יותר של טיפולים ממוקדים המיועדים ל-ncRNA במחלות פנוסקולריות.
מחלה פנוסקולרית (PVD) היא הפרעה כלי דם מערכתית המתאפיינת בתפקוד לקוי של האנדותל, המשפיעה על איברים חיוניים, כולל הלב, המוח, הכליות, הגפיים ואאורטה1. הגדרה מקיפה זו כוללת מחלות כלי דם קטנים, מיקרו-כלי דם וורידיים, וכן מצבים וסקולריים הקשורים לגידולים, סוכרת והפרעות חיסוניות1. בהתאם לאזור הפגוע, PVD יכול להתבטא כמחלת עורקים כליליים (CAD), מחלת כלי דם מוחיים, מחלת עורקים היקפית או כמחלה פוליוסקולרית, הפוגעת בשתי מיטות כלי דם או יותר (איור 1). בהתחשב בגורמי הסיכון השכיחים באורח החיים, כולל תזונה לא בריאה, התנהגות יושבתית ועישון, שכיחות יתר לחץ דם, דיסלפידמיה, סוכרת והשמנה נמצאת בעלייה, מה שתורם לעלייה שנתית בשכיחות PVD.
נכון להיום, מערכות המניעה והניהול של PVD אינן מיטביות. גישות האבחון והטיפול נגזרות בעיקר מתוצאות מחקרים על מחלות וסקולריות בודדות. עקב מחקרים לא מספקים על מצבים רב-וסקולריים, הטיפולים לעיתים קרובות מסתמכים על אסטרטגיות מניעה משניות ומטרות ניהול סיכונים המשמשות למחלות טרשת עורקים מקומיות. בהקשרים קליניים, ניהול PVD מפוצל בין תחומים שונים, כולל קרדיולוגיה, נוירולוגיה, כירורגיה וסקולרית ורפואה התערבותית, אשר נוקטת בגישה מיוחדת ללא שיתוף פעולה משולב ורב-תחומי לאורך כל מחזור המחלה. המנגנונים הפתוביולוגיים של PVD כוללים תפקוד לקוי של האנדותל, דלקת כרונית והגירה והתרבות של תאי שריר חלק וסקולריים (VSMCs) (איור 2). חוקרים עוסקים באופן פעיל בחיפוש אחר מסלולים או גורמים שיכולים להשפיע על מנגנונים אלו ולהאט את התקדמות המחלה. לאחרונה, הופעת הביואינפורמטיקה הדגישה את ה-RNA הלא-מקודד (ncRNA) כגלאים ורגולטורים מרכזייםבמחלות לב וכלי דם. ב-PVD, ל-ncRNA יש תפקיד קריטי באמצעות מנגנונים שונים.
בהשוואה לסמנים ביולוגיים של חלבונים מסורתיים או לניתוחי DNA גנומיים, ncRNAs מציעים יתרונות ברורים לחקר מחלות פנוסקולריות. הביטוי שלהם לעיתים קרובות מאוד תלוי ברקמה וניתן להשתנותו דינמית בתגובה למצבי מחלה, מה שמספק חלון מדויק יותר לתהליכים פתולוגיים. יתרה מזאת, היציבות המרשימה שלהם בנוזלים חוץ-תאיים כמו דם ופלזמה הופכת אותם למתאימים במיוחד כסמנים אבחנתיים ופרוגנוסטיים זעיר-פולשניים, ומציעים כלי פוטנציאלי להערכת סיכונים משולבת בעץ הוסקולרי. הפוטנציאל התרגומי של ncRNA מתרחב במהירות, במיוחד בתחומים מתפתחים כמו עריכת RNA. ncRNA מהונדסים יכולים לשמש גם כ-RNA מנחים וגם כרכיבים במערכת העברת העורך, ולשפר באופן סינרגטי את יעילות, יציבות ודיוק העריכה. עם זאת, רוב התוכניות עדיין בשלבים פרה-קליניים או קליניים מוקדמים, ואתגרים כמו מתן ב-vivo , אופטימיזציה של מינונים והערכה מקיפה של ביצועי העריכה והבטיחות דורשים פתרון נוסף.
1. מבנה ותפקוד של ncRNA
פרויקט הגנום האנושי חשף שרק 1.5% מהגנום האנושי מקודד לחלבונים, כאשר רובם נחשבו בעבר ל"לא פונקציונליים"1. פרויקטים מאוחרים יותר כמו ENCODE קבעו שחלק גדול מה-DNA הלא-מקודד הזה מתועתק ל-RNA לא מקודד חלבון (ncRNAs), כגון miRNA, lncRNA ו-circRNAs. התקדמות בריצוף בתפוקה גבוהה הובילה מאז את גילוי ה-ncRNA הפונקציונליים הללו, ופתחה עידן חדש במחקרם. המחקר על ncRNA ומחלות לב וכלי דם מתמקד בעיקר ב-miRNA, lncRNA ו-circRNA1. בנוסף, ncRNA מחולק לפי אורך ל-ncRNA ארוך (lncRNA, מעל 200 נוקלאוטידים) ו-ncRNA קצר. הסינתזה של lncRNA, תהליך המתווך על ידי RNA פולימראז II באמצעות שעתוק וחיבור בדומה ל-RNA שליח (mRNA), מווסת באופן יסודי ברמת השעתוק. ה-lncRNA מווסתים את מבנה ותפקוד הכרומטין, את שעתוק הגנים, ואת החיתוך והתרגום של ה-RNA דרך אינטראקציות עם DNA, RNA או חלבונים. בנוסף, lncRNAs משתתפים ביצירה ובוויסות תפקודי של אברונים ועיבוי גרעיני3. miRNA בוגרים, הנעים בין 21 ל-25 נוקלאוטידים, מיוצרים על ידי עיבוד Dicer לקדמיהם, שאורכם כ-70 עד 90 נוקלאוטידים ובעלי מבנה חד-חד. ה-miRNAs, שאינם מקודדים חלבונים, מווסתים את ביטוי הגנים ברמה שלאחר השעתוק על ידי השפעה על יציבות ותרגום ה-mRNA, מה שמוביל בדרך כלל לפירוק או עיכוב תרגוםשל mRNA. עם זאת, רוב ה-circRNA מגיעים מ-mRNA המקודדים לחלבון, כאשר מיעוט מהם נגזר מ-ncRNA. ייצור CircRNA נתפס בדרך כלל כשינוי נוסף בעיבוד mRNA. בתהליך זה, חיבור קדם-mRNA באמצעות מנגנון ספליסאוזום טיפוסי מוביל ל-mRNAים ליניאריים, בעוד ש-circRNAs נוצרים באמצעות חיבור חוזר על ידי אלמנטים סיסיים או פקטורי טרנס (למשל, ZC3H14). circRNA אקסוניים נמצאים בעיקר בציטופלזמה, בעוד ש-circRNA הכוללים אינטרונים או אקסונים נמצאים בעיקר בגרעין5. ה-circRNA פועלים על ידי פעולה כספוגי miRNA, ספוגי חלבון, או יצירת קומפלקסים של circRNA-חלבונים (circRNPs), ובכך משפיעים על מסלולי האיתות. בנוסף, circRNA גרעיניים יכולים לשפר את הקשר ל-RNA פולימראז II כדי לווסת את השעתוק של גני המארח, ובכך להשפיע על תגובות ותפקודים ביולוגיים מאוחרים יותר6.
למרות מחקר נרחב על ncRNA בקטגוריות שונות של PVD, כולל CAD, מחלות כלי דם מוחיות ומחלות עורקים היקפיים, חסרים סקירות שיטתיות הבוחנות את הקשר בין ncRNA ל-PVD. ביצוע סקירה מקיפה של יישומי ncRNA במחקר PVD הוא קריטי, שכן הוא מסייע לסכם מחקרים קיימים ומספק תובנות וכיוונים חדשים למחקרים עתידיים (איור 3).
2. NcRNA וטרשת עורקים
טרשת עורקים היא המנגנון הפתופיזיולוגי הנפוץ והמשמעותי ביותר ב-PVD ונשארת מוקד מרכזי עבור החוקרים. ככל שהרלוונטיות של ncRNA מתגלה, תפקידו ביצירת טרשת עורקים הפך למוקד מחקר בולט בשנים האחרונות.
3. NcRNA ו-CHD
CHD הוא גורם מוביל למוות בעולם והסוג השכיח ביותר של מחלות לב וכלי דם. המאפיין העיקרי הוא הצטברות פלאק בעורקי הכליליה, החוסמת את זרימת הדם, וגורמת לתסמינים כמו כאבים בחזה וקוצר נשימה. מחקרים מצביעים על כך ש-ncRNA הוא קריטי בהופעה ובהתקדמות של CHD על ידי ויסות ביטוי גנים והשפעה על תגובות דלקתיות ותפקודים תאיים (טבלה 1).
4. NcRNA ומחלות כלי דם מוחיות
כמרכיב קריטי ב-PVD, מחלת הכלי דם המוחי מאופיינת באטיולוגיה מורכבת ובגורמי סיכון מרובים. פרק זה יתחיל בסוגים ובמנגנונים השונים של ncRNAs, ויבחן באופן שיטתי את תפקידם במחלות כלי דם מוחיים, ובכך יעמיק את ההבנה של הפתוגנזה ויציע כיוונים חדשים למחקר עתידי באבחון וטיפול (טבלה 2).
5. NcRNA ומחלות כלי דם פריפריאליות
RNA לא מקודד (ncRNAs) הוכח כממלאים תפקידים מרכזיים לא רק בהתפתחות טרשת עורקים אלא גם בפתופיזיולוגיה של מחלות לב וכלי דם מוחיים באמצעות מנגנונים ביולוגיים מגוונים. צ'ן ועמיתיו בנו רשת RNA אנדוגנית מתחרה (ceRNA) הקשורה למערכת חיסון המבוססת על פרופילי ביטוי GEO, וחשפו כי רשת הכוללת LINC00221, miR-17-5p, miR-20b-5p ו-CREB1 עשויה לקדם מחלת חסימה עורקית פריפרית על ידי ויסות חדירת מונוציטים ומקרופאגים מסוג M164. במודל עכבר של איסכמיה של גפיים, Huang ואחרים דיווחו כי lncRNA H19 נקשר תחרותית ל-miR-107 כדי להגביר את FADD, ובכך מפעיל את מסלול הפירואפופטוזיס תוך קידום התרבות תאים, נדידה, אנגיוגנזהוהתאוששות זרימת דם.
מספר miRNA זוהו גם כרגולטורים מרכזיים במחלות עורקים פריפריאליות. לי ועמיתיו הבחינו כי miR-548j-5p במחזור היה מופחת באופן משמעותי אצל חולי PAD. miRNA זה מקל על נדידת תאי אב האנדותל והיווצרות צינורות על ידי ויסות איתות NOS ו-SDF-1, ובכך מקדם אנגיוגנזה66. ב-PAD סוכרתי, צ'נג ואח' זיהו את miR-181a/b כמתווך קריטי לאיסכמיה קלינית בגפה; האבלציה שלה הפחיתה גיוס מונוציטים ופגעה בהתחדשות כלי הדם בגפיים איסכמיות67. אחמד ואחרים דיווחו על רמות miR-210 גבוהות בשרירי השלד של חולי PAD, שם הוא מווסת את הנשימה המיטוכונדריאלית ואת ההסתגלות התאית להיפוקסיה68. בנוסף, צ'נג ואחרים הראו כי miR-130b-3p מקדם אנגיוגנזה על ידי דיכוי מסלול BMP/TGF-β, מה שמרמז על פוטנציאל למטרה טיפולית להפחתת נמק הגפיים וסיכון לקטיעה69. זאיד ואחרים הראו עוד כי miR-93 משפר את האנגיוגנזה על ידי הפעלת G6PD ומסלול הפוספט של הפנטוז, מה שמוביל לשיקום זרימת דם חזק יותר מאשר VEGF165a70. מקוי ואחרים חשפו כי miR-375, המופחת באיסכמיה קריטית של הגפה, מכוון ל-KLF5 כדי לווסת את איתות NF-κB ולהשפיע על תגובות אנגיוגניות71.
בניגוד ל-lncRNA ול-miRNA, המחקר על circRNA במחלות כלי דם היקפיות נותר מוגבל. עם זאת, בהתחשב בתפקידם המוכר בפתולוגיות קרדיווסקולריות וכלי דם מוחיים, סביר להניח ש-circRNA יתרום גם לפתוגנזה ולטיפול במצבים וסקולריים פריפריים, מה שדורש חקירה מכנית ותרגומית נוספת.
כקבוצת מולקולות RNA שאינן מקודדות חלבונים ישירות, ncRNA הפך לתחום מבטיח בחקר PVD. מחלות אלו כוללות טרשת עורקים, CHD, מחלת כלי דם מוחית ומחלת כלי דם היקפיים, המאופיינת בתפקוד לקוי של אנדותל כלי דם. ncRNA משפיעים משמעותית על התפתחות וטיפול במחלות אלו על ידי ויסות ביטוי גנים, ויסות תגובות דלקתיות, וויסות התרבות תאים ואפופטוזיס. בטרשת עורקים, miRNA משפיעים על התקדמות המחלה באמצעות מנגנונים כמו דלקת, לחץ חמצוני ויצירת תאי קצף, בעוד ש-lncRNA ו-circRNA מווסתים את נדידת התאים, האוטופגיה ומסלולי איתות, ומציעים כיוונים חדשים לאבחון מוקדם ולהתערבות. ב-CHD, ncRNA מציעים מטרות פוטנציאליות לטיפולים מדויקים על ידי השפעה על יציבות הפלאק, אפופטוזיס הקרדיומיוציטים ותגובות דלקתיות. מחקרים במחלות כלי דם מוחיות זיהו את תפקידם של ncRNA בהתחדשות כלי דם, הגנה עצבית ותגובה דלקתית לאחר פגיעה איסכמית מוחית, ופותחים ערוצי טיפול חדשים למצבים כמו שבץ. במחלות כלי דם פריפריאליות, למרות שהמחקר עדיין בראשו, הראיות מצביעות על כך ש-ncRNA מווסתים אנגיוגנזה, מטבוליזם אנרגטי ופיברוזיס, מה שמראים ערך טיפולי פוטנציאלי.
בהסתכלות קדימה, מחקר ncRNA מתמודד עם מספר אתגרים. ראשית, המשותף והפרטים של תפקידי ncRNA במחלות שונות דורש חקירה מעמיקה כדי לחשוף את רשתות הרגולציה המרכזיות שלהם. שנית, מחקר רב נשאר ברמת המנגנון הבסיסי; תרגום ממצאים אלו ליישומים קליניים הוא כיוון קריטי לעתיד. בנוסף, עם התקדמות בטכנולוגיות ריצוף במהירות גבוהה ובביואינפורמטיקה, פיתוח שיטות זיהוי קליני, סמנים אבחנתיים ומטרות טיפוליות ל-ncRNA יזכה להזדמנויות משמעותיות. במיוחד בהקשר של רפואה מדויקת וטיפול מותאם אישית, ncRNA צפוי להפוך לרכיב יסודי באבחון וטיפול ב-PVD.
לסיכום, תפקיד ה-ncRNA ב-PVD מוכר באופן נרחב. על ידי ניצול שיתופי פעולה רב-תחומיים, ביצוע מחקרים קליניים רחבי היקף ושילוב ncRNA עם גישות טיפול מסורתיות, התחום צפוי להתקדם משמעותית, להציע אבחון מוקדם יותר, טיפולים מדויקים יותר ותוצאות משופרות ל-PVD.

איור 1: מחלת פנוסקולרי. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה רחבה יותר של האיור.

איור 2: מנגנון טרשת העורקים. אנא לחצו כאן לצפייה בגרסה מוגדלת של האיור הזה.

איור 3: RNA לא מקודד במחלות פנוסקולריות. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה מוגדלת של הדמות הזו.
טבלה 1: RNA לא מקודד ומחלת לב כלילית. אנא לחצו כאן להורדת הטבלה הזו.
טבלה 2: RNA לא מקודד ומחלת כלי דם מוחיים. אנא לחצו כאן להורדת הטבלה הזו.
המחברים מצהירים שאין ניגוד עניינים.
עבודה זו נתמכה על ידי פרויקט תוכנית המדע והטכנולוגיה של ג'אנג'יאנג (2021A1003-1), פרויקט המחקר של הלשכה המחוזית לרפואה סינית מסורתית (20221441), וקרן המחקר הבסיסי והיישומי של גואנגדונג (מס' 2023A1515010482). ווייאן לי: קונספטואליזציה, כתיבה - טיוטה מקורית. לינגיאן פאנג, פנגיה דזנג וג'יאן קאו: קונספטואליזציה, כתיבה - סקירה ועריכה; קאן צ'ן: כתיבה - סקירה ועריכה, פיקוח, ניהול פרויקטים, גיוס מימון. כל המחברים קראו ואישרו את כתב היד הסופי.