マイクロRNA（miRNA/miR）は、標的となるメッセンジャーRNA（mRNA）分子と相互作用することで遺伝子調節に重要な役割を果たす、20〜22ヌクレオチドの短い非コードRNAである。それは 推定 されている。マイクロRNAは、ヒトゲノムにおけるタンパク質コード遺伝子の最大60%を翻訳レベルで調節できる。これらは分化、増殖、アポトーシス、発生といったいくつかの生理学的プロセスに関与しており、その調節不全はさまざまな病理学的疾患に関連している。
マイクロRNAの重要性は、 2024年のノーベル生理学・医学賞によって強調された。同賞は、「マイクロRNAの発見とその転写後遺伝子調節における役割」に対して、ビクター・アンブロスとゲイリー・ラフカンに授与された。これらの科学者は1993年にマイクロRNAの発見を初めて発表し、2000年までにラフカンの研究グループは 同定 した。let-7は、さまざまな動物種間で高度に保存されているlet-7遺伝子によってコードされるマイクロRNAである。それ以来、マイクロRNA治療の開発には大きな関心が寄せられている。
これらの核酸の毒性と効果的な送達に関する問題は、依然として課題となっている。臨床試験に入ったマイクロRNA治療薬は20種類未満であり、第III相試験に進んだものは一つもない。開始されたマイクロRNA治療試験の約半数は、マイクロRNAの毒性やその他の深刻な副作用のために、中断または中止を余儀なくされた。
しかし、新たな研究が進展を見せている。 ナノスケールの薬物送達システム の進歩は、有効性と毒性の問題に対処しており、送達手法が改善され続けるにつれて、マイクロRNA治療はより広く活用されるようになるかもしれない。
マイクロRNAの生合成と作用機序
マイクロRNAは、独立した転写ユニットとして存在することもあれば、他の遺伝子のイントロンやエキソン内に埋め込まれていることもある。マイクロRNAの生合成には、カノニカル経路と非カノニカル経路の2つの経路がある（図1を参照）。
標準的な経路では、マイクロRNAはRNAポリメラーゼII（場合によりRNAポリメラーゼIII）によって、長い一次マイクロRNA転写産物（pri-miRNA）としてマイクロRNA遺伝子から転写されます。 Pri-miRNA は数キロベースの長さになることがあり、5'末端および3'末端に隣接配列を持ち、複数の成熟マイクロRNAのステムループ構造を含むことができます。Pri-miRNAは プロセシング を受け、核内タンパク質であるDGCR8（DiGeorge症候群クリティカル領域8）と酵素DROSHAによって、pre-miRNA転写産物と呼ばれるヘアピン状の構造へと変換されます。
非標準的な経路では、mRNAのイントロン内に位置するマイクロRNA前駆体がスプライシングによって切り出され、DGCR8/DROSHAのステップをバイパスします。その後、pre-miRNAはエクスポートイン5の助けを借りて細胞質へ輸送されます。細胞質に到達すると、RNase酵素であるDICERがpre-miRNAのヘアピンループに作用し、これを切断して成熟マイクロRNA二重鎖を生成します。マイクロRNA二重鎖の一方の鎖（ガイド鎖）は、RNA誘導サイレンシング複合体（RISC）内のアルゴノート（AGO）タンパク質と結合し、もう一方の鎖（パッセンジャー鎖）は分解されます。RISCに取り込まれる鎖は、熱力学的安定性などの要因に基づいて決定されるのが一般的です。最終的に、標的mRNAは分解されるか、翻訳抑制を受けます。
送達手法の改善がブレイクスルーを加速させる
マイクロRNA治療薬を標的細胞へ効果的に送達することは、その不安定さと分解されやすさから、複雑な課題となっています。現在の手法には、ウイルス系（アデノ随伴ウイルス、アデノウイルス、レンチウイルスベクター）と非ウイルス系（脂質ナノ粒子、ポリマーナノ粒子、無機ナノ粒子、細胞外小胞、ペプチド）があります。
ウイルスを介した マイクロRNA送達は有効性が証明されていますが、この手法は高い免疫原性も示します。 非ウイルスベクターは、対照的に相対的な安定性と低い免疫原性を示します。そのため、研究者はマイクロRNAを細胞へ効果的に送達するために、多種多様な非ウイルスナノキャリアを探索しています。
脂質ベースの ナノ粒子 （LNP）は、最も 一般的に使用される キャリアです。これはマイクロRNAを保護し、優れた生体適合性を備えているためです。LNPは近年、 開発されました 。イオン化可能なカチオン性脂質から作られ、マイクロRNAをより効率的に送達します。LNPには、安定性を向上させ毒性を低減するために、コレステロールやジオレオイルホスファチジルエタノールアミン（DOPE）などの「ヘルパー脂質」を含めることもできます。ポリエチレングリコール（PEG）を組み込むことは、 示されています 。ナノ粒子の凝集を抑え、循環時間を延ばす効果が
ポリ乳酸・グリコール酸共重合体（PLGA）を含むポリマーベースのキャリアでも、新たなブレイクスルーが生まれています。研究者らは、RNA結合効率を改善したアンチセンスγペプチド核酸（γPNA）を用いたマイクロRNA-210阻害戦略を開発し、それらをPLGAナノ粒子に封入しました。PLGAは送達媒体としてFDAの承認を受けており、低分子干渉RNA（siRNA）治療薬の第II相試験が行われています。
金やシリカなどの無機ナノ粒子もマイクロRNAキャリアとしての可能性を示していますが、毒性に関する懸念が続いており、特に 金に関しては、臨床使用が制限される可能性があります。
マイクロRNAを治療薬として使用するさまざまな戦略
私たちは CAS コンテンツのコレクションTMを調査しました。これは、科学情報の人間がキュレーションした最大のレポジトリであり、マイクロRNAの研究環境をより深く理解するためのものです。ここ数年、マイクロRNAに関連する出版物は著しく増加しましたが、ジャーナルへの掲載は現在わずかに減少しています。しかし、特許公開は増加を続けており、この分野における持続的な商業的関心を示唆しています（図2を参照）。
マイクロRNA治療の目的は、異常または病的なマイクロRNAの発現パターンを変化させ、理想的には正常な状態に戻すことです。現在、これを達成するためのアプローチには、マイクロRNA刺激剤（エンハンサー）とマイクロRNA阻害剤の2種類があります。前者は主にマイクロRNA模倣体を含み、後者はアンチMIRオリゴヌクレオチド（AMO）、マイクロRNAマスク、スポンジ、デコイで構成されています。図3に示すように、出版物の大半はマイクロRNA阻害剤に関するものです（67.7%）。これらの出版物の中で最も一般的なのがAMOです。
これらの多様な戦略は、以下のように機能します。
- マイクロRNA模倣体： 対応するマイクロRNA配列と一致する合成二本鎖小分子RNAであり、天然に合成されたマイクロRNAの作用を模倣します。その目的は、病的な状態において失われた、または減少したマイクロRNAの発現を機能的に補うことです。
- antiMIR/AMO/アンタゴミア： 第一世代のアンチセンスオリゴヌクレオチドに基づく合成一本鎖小分子RNAであり、化学修飾が施されている場合があります（例：2-O-メトキシエチル修飾を持つantiMIRはアンタゴミアとも呼ばれます）。これらは相補的な配列を持つマイクロRNAと機能的に結合し、標的mRNAとの相互作用を阻害することで、最終的にその発現を増加させます。
- マイクロRNAスポンジ: 目的とする成熟マイクロRNAに対するマイクロRNA結合部位（MBS）を持つオリゴヌクレオチド配列のタンデムリピートを含む人工マイクロRNA。これらは標的となる内在性マイクロRNAを隔離し、標的mRNA上のMBSを遊離させることで、その発現を上昇させる。CircmiRは、同様の作用機序を持つ環状のマイクロRNAスポンジであり、より安定性が高い。
- マイクロRNAデコイ: ステムループ構造（ループ内にMBSを含む）を特徴とするマイクロRNAスポンジの一種。
- マイクロRNAマスク: 2ʹ-O-メトキシエチル修飾（またはその他の化学修飾）が施された一本鎖オリゴヌクレオチド。これらは標的mRNAの3’UTRにあるMBSと完全に相補的であり、マイクロRNAとmRNAの相互作用を阻害してmRNAの発現レベルを上昇させる。
治療薬としてのマイクロRNAの可能性を探る
マイクロRNAは遺伝子発現における多様な機能を持つため、さまざまな疾患の治療に役立つ可能性がある。CAS Content Collectionの分析によると、最も研究されている治療領域はがん（67.5%）であり、次いで心血管疾患（10.2%）、感染症（4.5%）、糖尿病（4.4%）、神経変性疾患（4.3%）となっている（図4を参照）。
がん
がん原性miRNA （オンコミル）は、腫瘍抑制遺伝子の抑制やがん遺伝子の活性化など、多くのシグナル伝達経路に関与することで、がんの発生に大きく影響します。 miR-34ファミリー （miR-34a、miR-34b、miR-34c）は、TP53腫瘍抑制遺伝子の制御下にあり、サイクリンD1、E2、CDK4、CDK6、BCl2、Mycなどの複数の遺伝子をダウンレギュレートします。これにより細胞周期の停止とアポトーシスが誘導され、腫瘍の増殖が抑制されます。 MiR-17-92クラスターは、一般に「オンコミル-1」と呼ばれ、PTEN、p21、E2Fといった腫瘍抑制因子を標的として阻害し、細胞増殖、生存、血管新生を促進します。MiR-21は主に 標的とし 、PTEN、PDCD4、TIMP3を抑制するとともに、PI3K/AktやMAPKといった生存維持経路を活性化し、腫瘍の増殖、浸潤、転移をさらに促進します。マイクロRNAは、腫瘍抑制因子やがん遺伝子の制御だけでなく、 調節 においても重要な役割を果たしています。
心血管疾患
近年の プロファイリング研究 により、心血管疾患（CVD）において時空間的に発現が異なる多くのマイクロRNAが特定されました。これは、心筋梗塞、アテローム性動脈硬化症、心不全、脳卒中、高血圧などの疾患を制御するための新たなアプローチを示唆しています。 例 としては、心線維化におけるmiRNA-29、心筋症におけるmiRNA-21およびmiR-155、心筋梗塞におけるmiRNA-34などが挙げられます。また、miR-21とmiR-29は、病的な心臓リモデリングにおける細胞外マトリックスの沈着にも 極めて重要な役割 を果たしています。すべてのマイクロRNAの成熟に不可欠な酵素であるダイサー（Dicer）は、心不全において異常な発現を示します。機能解析研究により、心臓特異的な ノックアウト が、マウスにおいて進行性の心筋症、心不全、そして死に至ることが実証されています。得られたデータは、ダイサー／マイクロRNAが正常な心機能および病的な状態の両方において重要な役割を果たしており、CVDの治療標的として研究されていることを総体的に示唆しています。
感染症
マイクロRNAは、50種類以上の感染症（細菌、ウイルス、真菌、寄生虫）における宿主と病原体の相互作用において研究が進められています。マイクロRNAが感染症との闘いに役立つ方法は複数あります。それらは 調節 自然免疫および獲得免疫経路に関与する特定のタンパク質を調節し、感染に対する免疫応答の微調整を助けます。また、病原体の遺伝子を標的としてその複製を阻害するためにも使用できます。例えば、 RG-101 やミラビルセン（miR-122阻害剤）といった治療法は、宿主のマイクロRNAを標的としてC型肝炎ウイルス感染と闘います。マイクロRNAは、ウイルスワクチンのゲノムにマイクロRNA応答エレメントを組み込むことで、 作成 弱毒化ワクチンを開発するためにも研究されています。 エボラウイルスのような一部の病原体は独自のマイクロRNAを産生しており、これを標的とすることで病原性を低下させ、治療成績を向上させることが可能です。
糖尿病
新たなエビデンスは、 示唆しています マイクロRNAがベータ細胞の機能（生存、増殖、分化、インスリン分泌）や、インスリン抵抗性または感受性の調節において重要な役割を果たしていることを示唆しています。これらは、糖尿病患者で一般的に高まっている炎症反応に影響を与える可能性があります。炎症を抑えることで、マイクロRNAは 支援 糖尿病に伴う合併症の管理を支援できます。いくつかの前臨床試験および インビトロ（試験管内） 研究 糖尿病に対するマイクロRNAを用いた治療薬の発見を目指す研究は、有望な結果を示しています。
神経変性疾患
マイクロRNAは、神経変性疾患に関与する遺伝子の発現を調節し、神経炎症を軽減し、神経細胞をアポトーシスから保護することができます。その例として、 miR-124 および miR-132は神経細胞の健康と機能を維持し、miR-29および miR-34 ファミリーはアルツハイマー病におけるアミロイドベータ産生に関連する遺伝子を標的とします。さらに、マイクロRNAは脳の修復に不可欠な神経新生を促進することもでき、miR-9およびmiR-124は神経新生において重要な役割を果たすことが知られています。マイクロRNAの調節不全は、神経学的悪化や神経変性疾患の発症につながる可能性があります。したがって、これらのマイクロRNAを調節することは、こうした疾患を治療するための新たな方向性となります。 知られている
分析の一環として、文献データセット内で最も頻繁に出現するマイクロRNAをプロットし、主要な5つの治療領域におけるそれらの分布を可視化しました（図5を参照）。
また、文献においてどのタイプのマイクロRNA療法が主要な5つの疾患と最も密接に関連しているかを判断するために、共起分析も実施しました（図6を参照）。
マイクロRNA治療の展望
マイクロRNA治療において有望な新しい進歩が見られます。しかし、これらの治療法を臨床現場で活用するには、依然として克服すべき課題が残されています。さまざまなマイクロRNA戦略や送達方法の安全性と有効性を確認するためには、臨床試験が不可欠です。望ましくない免疫応答、非特異的な組織蓄積、エンドソームによる分解なども、マイクロRNAベースの治療薬を開発する上での大きな課題となっています。
近年の研究は、ブレイクスルーが起こりつつあることを示しており、これらの治療法の未来は明るいと言えます。マイクロRNA遺伝子を標的とするCRISPR/Casや、マイクロRNAの標的を予測する人工知能ベースのモデルといった高度な技術は、マイクロRNA治療薬の開発においてエキサイティングな機会をもたらしています。
マイクロRNA治療は、継続的なイノベーションを通じて、近い将来、多くの疾患に対する患者ケアを一変させる可能性があります。
