本研究は、基礎的、臨床的、トランスレーショナルな医学研究の観点から、近年の汎血管疾患におけるncRNAの研究進展を詳細にレビューすることを目的としています。
本研究は、基礎的、臨床的、トランスレーショナルな医学研究の観点から、近年の汎血管疾患におけるncRNAの研究進展を詳細にレビューすることを目的としています。
汎血管疾患は多全身性血管疾患の一種であり、主に動脈硬化性血管病変が一般的な病理的特徴として特徴づけられ、心血管疾患、脳血管疾患、末梢血管疾患などが含まれます。非コードRNA(ncRNA)、特にマイクロRNA、ロングノンコードRNA、環状RNAがさまざまな汎血管疾患に関与する重要な役割は、十分に研究されています。最近の研究では、これらの調節RNA分子が血管内皮機能、炎症反応、アポトーシス、増殖などの病態生理過程を調節することで、汎血管疾患のメカニズムに関与していることが示されています。しかし、現在、汎血管疾患におけるNCRNAの研究進展に関する系統的レビューはありません。したがって、汎血管疾患におけるncRNAの重要性について包括的かつ体系的な議論を提供するために、本研究は、汎血管疾患における最近のncRNA研究を基礎的、臨床的、翻訳的視点から包括的に総合的にまとめ、その特定の生物学的役割と病原性メカニズムを明らかにすることを目指します。本レビューは、汎血管疾患におけるncRNA標的治療の改善に寄与します。
汎血管疾患(PVD)は、心臓、脳、腎臓、四肢、大動脈1などの重要な臓器に影響を及ぼす内皮機能障害を特徴とする全身性血管障害です。この包括的な定義は、小血管疾患、微小血管疾患、静脈疾患だけでなく、腫瘍、糖尿病、免疫疾患に関連する血管疾患も含みます。影響を受けた部位によっては、PVDは冠動脈疾患(CAD)、脳血管疾患、末梢動脈疾患、または2つ以上の血管床に影響を及ぼす多血管疾患として現れることがあります(図1)。不健康な食生活、座りがちな行動、喫煙などの一般的な生活習慣リスク要因を考慮すると、高血圧、脂質異常、糖尿病、肥満の発生率が増加しており、PVDの有病率が毎年増加しています。
現在、PVDの予防および管理システムは最適とは言えません。診断および治療アプローチは主に単一血管疾患の研究結果から導かれます。多血管疾患に関する研究が不十分なため、治療は局所的な動脈硬化疾患に用いられる二次予防戦略やリスク管理の目的に依存することが多いです。臨床現場では、PVDの管理は循環器学、神経学、血管外科、介入医学などの専門分野に分散しており、疾患周期全体にわたる統合的かつ多職種的な連携が欠けた専門的なアプローチが用いられています。PVDの病因学的メカニズムは、内皮機能障害、慢性炎症、血管平滑筋細胞(VSMC)の移動および増殖に関わる(図2)。研究者たちは、これらのメカニズムに介入して疾患の進行を遅らせる経路や因子を積極的に探求しています。近年、バイオインフォマティクスの登場により、非コードRNA(ncRNA)が心血管疾患における主要な検出器および調節因子として浮き彫りになりました。PVDにおいて、ncRNAはさまざまなメカニズムを通じて重要な役割を果たします。
従来のタンパク質バイオマーカーやゲノムDNA解析と比較して、ncRNAは汎血管疾患の研究において明確な利点を提供します。発現はしばしば組織特異的であり、疾患状態に応じて動的に変化できるため、病理学的過程をより正確に捉える窓口を提供します。さらに、血液や血漿などの細胞外液体における驚くべき安定性により、低侵襲の診断および予後バイオマーカーとして非常に適しており、血管樹全体にわたる統合的なリスク評価の潜在的なツールを提供します。ncRNAの翻訳の可能性は急速に拡大しており、特にRNA編集のような新興分野で顕著です。設計されたncRNAは、ガイドRNAであると同時にエディターの配達システムの構成要素として機能し、編集効率、安定性、精度を相乗的に向上させます。しかし、ほとんどのプログラムは前臨床または初期臨床段階にとどまっており、 生体内 での投与、投与量最適化、編集性能と安全性の包括的な評価などの課題はさらなる解決を必要としています。
1. ncRNAの構造と機能
ヒトゲノムプロジェクトは、ヒトゲノムのうちタンパク質をコードしているのはわずか1.5%であり、その大多数はかつて「機能的」とされていたことを明らかにしました1。ENCODEのような後続プロジェクトでは、この非コードDNAの大部分がmiRNA、lncRNA、circRNAなどの非タンパク質コードRNA(ncRNA)に転写されることが確立されました。ハイスループットシーケンシングの進歩により、これらの機能的ncRNAの発見が促進され、研究の新たな時代が幕開けされました。ncRNAと心血管疾患の研究は主にmiRNA、lncRNA、circRNA1に焦点を当てています。さらに、ncRNAは長さによって長ncRNA(lncRNA、200塩基以上)と短いncRNAに分類されます。lncRNAの合成は、RNAポリメラーゼIIによってメッセンジャーRNA(mRNA)に類似した転写とスプライシングを通じて媒介される過程であり、転写レベルで根本的に調節されています。lncRNAはクロマチン構造と機能、遺伝子転写、RNAのスプライシングや翻訳をDNA、RNA、タンパク質との相互作用を通じて調節します。さらに、lncRNAは小器官や核凝縮体の形成および機能的調節にも関与します。成熟したmiRNAは21から25塩基の間で、ディサーがその前駆体を処理することで生成されます。前駆体は約70から90塩基の長さで、ヘアピン構造を持ちます。タンパク質をコードしないmiRNAは、転写後レベルでmRNAの安定性や翻訳に影響を与え、一般的にmRNAの分解や翻訳阻害を引き起こすことで遺伝子発現を調節します。しかし、ほとんどのcircRNAはタンパク質コードmRNAから起源を持ち、少数はncRNA由来です。CircRNAの産生は通常、mRNA処理の追加修飾と見なされています。この過程では、典型的なスプリセオソーム機構によるプレmRNAスプライシングが線状mRNAを生み、一方でcircRNAはシス要素やトランスファクター(例:ZC3H14)によるバックスプライシングによって形成されます。エクソニックサークルRNAは主に細胞質に存在し、イントロンやエクソンを含むサークルRNAは主に核5に存在します。これらのcircRNAはmiRNAスポンジ、タンパク質スポンジ、またはcircRNA-タンパク質複合体(circRNPs)を形成することで機能し、シグナル伝達経路に影響を与えます。さらに、核サークルRNAはRNAポリメラーゼIIの結合を促進し、宿主遺伝子の転写を調節し、その後の生物学的応答や機能に影響を与えることができます6。
CAD、脳血管疾患、末梢動脈疾患など様々なPVDカテゴリーにおけるncRNAに関する広範な研究があるにもかかわらず、ncRNAとPVDの関係を検証した系統的レビューは不足しています。PVD研究におけるncRNA応用の包括的なレビューは、既存の研究をまとめ、今後の研究に新たな知見と方向性をもたらすため極めて重要です(図3)。
2. NcRNAと動脈硬化
動脈硬化はPVDにおける最も一般的かつ重要な病態生理学的メカニズムであり、研究者の主要な関心事となっています。ncRNAの重要性が明らかになるにつれ、近年では動脈硬化形成におけるその役割が重要な研究焦点となっています。
3. NcRNAおよびCHD
先天性心疾患は世界的に主要な死因であり、心血管疾患の中で最も多く見られます。主な特徴は冠動脈内のプラークの蓄積で、血流を妨げて胸痛や息切れなどの症状を引き起こします。研究によれば、ncRNAは遺伝子発現を調節し、炎症反応や細胞機能に影響を与えることで、CHDの発症と進行に不可欠であることが示されています(表1)。
4. NcRNAと脳血管疾患
PVDの重要な要素として、脳血管疾患は複雑な病因と複数のリスク要因を特徴とします。本章では、ncRNAの異なる種類とメカニズムから始め、脳血管疾患におけるその役割を体系的に探求し、病因の理解を深め、診断と治療の今後の研究に新たな方向性を提供します(表2)。
5. NcRNAと末梢血管疾患
非コードRNA(ncRNA)は、動脈硬化の発症だけでなく、多様な生物学的メカニズムを通じて心血管および脳血管疾患の病態生理にも重要な役割を果たすことが示されています。ChenらはGEO発現プロファイルに基づく免疫関連の競合内因性RNA(ceRNA)ネットワークを構築し、LINC00221、miR-17-5p、miR-20b-5p、CREB1からなるネットワークが単球およびM1型マクロファージの浸潤を調節することで末梢動脈閉塞性疾患を促進する可能性があることを明らかにしました64。Huangらは、四肢虚血のマウスモデルで、lncRNA H19がmiR-107に競合的に結合してFADDをアップレギュレーションし、これによりピロアポトーシス経路を活性化し、同時に細胞増殖、移動、血管新生、血流回復を促進することを報告しました65。
複数のmiRNAは末梢動脈疾患の主要な調節因子としても同定されています。Leeらは、PAD患者で循環中のmiR-548j-5pが有意にダウンレギュレーションされていることを観察しました。このmiRNAはNOSおよびSDF-1シグナル伝達を調節することで内皮前駆細胞の移動と管形成を促進し、血管新生を促進します。糖尿病性PADにおいて、ChengらはmiR-181a/bを臨床肢虚血の重要な媒介因子として特定しました。そのアブレーションは単球の動員を減少させ、虚血性四肢の血管再生を障害させました67。AhmedらはPAD患者の骨格筋におけるmiR-210の上昇を報告し、ミトコンドリア呼吸および低酸素症への細胞適応を調節しています。さらに、ChengらはmiR-130b-3pがBMP/TGF-β経路を抑制することで血管新生を促進することを示し、四肢壊死や切断リスクの緩和に向けた治療標的としての可能性を示唆しました69。Zaiedらはさらに、miR-93がG6PDおよびペントースリン酸経路を活性化することで血管新生を促進し、VEGF165aよりもより強力な血流回復をもたらすことを示しました。McCoyらは、重症肢虚血でダウンレギュレーションされたmiR-375がKLF5を標的にNF-κBシグナル伝達を調節し、血管新生反応に影響を与えることを明らかにしました71。
lncRNAやmiRNAとは異なり、末梢血管疾患におけるcircRNAの研究は依然として限られています。しかし、心血管および脳血管の病理における確立された役割を踏まえ、circRNAは末梢血管疾患の病因および治療にも寄与する可能性が高く、さらなる機構的および翻訳解析の検討が求められます。
タンパク質を直接コードしないRNA分子のクラスとして、ncRNAはPVD研究において有望な分野として浮上しています。これらの疾患には動脈硬化、先天性心疾患(CHD)、脳血管疾患、血管内皮機能障害を特徴とする末梢血管疾患が含まれます。ncRNAは遺伝子発現の調節、炎症反応の調節、細胞増殖やアポトーシスの調節を通じて、これらの疾患の発症と治療に大きな影響を与えます。動脈硬化では、miRNAが炎症、酸化ストレス、泡細胞形成などのメカニズムを通じて疾患の進行に影響を与え、一方でlncRNAやcircRNAは細胞移動、オートファジー、シグナル伝達経路を調節し、早期診断と介入の新たな方向性を提供します。CHDでは、ncRNAがプラークの安定性、心筋細胞のアポトーシス、炎症反応に影響を与えることで、正確な治療の標的となります。脳血管疾患の研究により、脳虚血損傷後の血管再生、神経保護、炎症反応におけるNCRNAの役割が明らかにされ、脳卒中などの治療法の新たな道が開かれています。末梢血管疾患においては、研究はまだ始まったばかりですが、ncRNAが血管新生、エネルギー代謝、線維化を調節し、治療的価値の可能性を示す証拠があります。
今後、ncRNA研究はいくつかの課題に直面しています。まず、ncRNAが異なる疾患間で果たす役割の共通点と具体的な点は、その中核的な調節ネットワークを明らかにするために深い探求が必要です。第二に、多くの研究は基本的なメカニズムレベルにとどまっています。これらの成果を臨床応用に翻訳することは、今後の重要な方向性です。さらに、ハイスループットシーケンシング技術やバイオインフォマティクスの進歩により、臨床検出法、診断マーカー、治療標的の開発にも大きな機会が訪れるでしょう。特に精密医療や個別化治療の文脈において、ncRNAはPVDの診断と治療において基本的な要素となる見込みです。
まとめると、PVDにおけるncRNAの役割は広く認められています。学際的な協力を活用し、大規模な臨床研究を行い、ncRNAを従来の治療法と統合することで、この分野は大きく進歩し、より早期の診断、より正確な治療、そしてPVDのより良い治療結果をもたらす見込みです。

図1:汎血管疾患。この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。

図2:動脈硬化のメカニズム。この図の拡大版はこちらをクリックしてください。

図3:汎血管疾患における非コードRNA。 この図の拡大版はこちらをクリックしてご覧ください。
表1:非コードRNAと冠動脈性心疾患。この表をダウンロードするには、こちらをクリックしてください。
表2:非コードRNAおよび脳血管疾患。この表をダウンロードするには、こちらをクリックしてください。
著者たちは利益相反はないと宣言しています。
この研究は、湛江科学技術計画プロジェクト(2021A1003-1)、広東省中医局(20221441)の研究プロジェクト、および広東省基礎応用研究基金(No.2023A1515010482)の支援を受けました。李偉燕:構想、執筆 - 原稿。方凌炎、曾鳳牙、曹建:構想、執筆 - レビューと編集;カン・チェン:執筆 - レビューと編集、監督、プロジェクト管理、資金調達。すべての著者が最終原稿を読み承認しました。