抗miRNAオリゴヌクレオチド

すべてのがんは、異常な細胞増殖を引き起こすゲノムの変異です。この過剰な増殖に寄与または制御する因子を特定することで、がんの予防的治療につながる可能性があります。たとえば、慢性リンパ性白血病では、このがんの発現において、miRNA（mir-15およびmir-16）の領域がゲノムから欠落していることが示されています。一方、バーキットリンパ腫などの他のがんでは、miRNA配列の発現が増幅されています。^{[ 15 ]}このことから、多くのmiRNAががんに関与する制御配列を持っていることが示唆されます。これらの制御が、おそらくAMOを介してより適切に制御されれば、がんの発症と進行を制御できる可能性があります。

さまざまな癌タイプの540個の腫瘍サンプルを研究した結果、15個のmiRNAが上方制御され、12個が下方制御されていることがわかった。^{[ 19 ]}この研究から、これらのmiRNA配列が細胞内の細胞増殖とアポトーシスに影響を与えていることが結論付けられた。AMOは、癌に関与するmiRNAのこの制御因子として方程式に関与している。単一の影響を受けたmiRNA部位に結合した場合、その効果は最小限であるように見える。しかし、これらの暗黙のmiRNAすべてに結合する抗miRNAオリゴヌクレオチドの配列を作成することにより、癌細胞内の細胞死が増加した。^{[ 16 ]}抗miRNAオリゴヌクレオチドの別のバリエーションであるアンタゴミアを使用した1つの研究は、マウスの誘導腫瘍の減少に焦点を当てた。2週間の治療後、腫瘍の増殖は抑制され、30%の症例で退縮が示された。^{[ 20 ]}これは、AMOがmiRNAを介して癌を効果的に抑制するために使用できることを示している。この阻害は、miRNAが直接的に遺伝子発現を抑制することで、がん細胞内でタンパク質を生成するmRNA配列に結合すること、およびがんの細胞プロセスに対する制御が強化されることによって引き起こされる。

胚の組織発達において、miRNAは特定の筋肉発達のアップレギュレーションまたはダウンレギュレーションに役割を果たすことがある。miRNA-1は心筋前駆細胞と骨格筋前駆細胞間の筋分化に役割を果たしている。^{[ 21 ]}発生において、前駆細胞のレベルが適切に制御されない場合、筋低形成を引き起こす可能性がある。筋肉生成に関与するこれらの既知のmiRNAのAMOを作成することにより、作成したAMOを使用してmiRNAをオフにすることで、筋肉生成のプロセス全体を通してmiRNAの特定のメカニズムを追跡することが可能となる。これにより、ミオゲニン（筋形成に関与する転写因子）の産生が停止する。次に、標準的な非阻害筋形成と比較してミオゲニンの変化を測定することにより、miRNAの機能がミオゲニンの合成をアップレギュレーションするかダウンレギュレーションするかを決定できる。^{[ 22 ]}特定のmiRNA配列が筋肉の発達をどのように制御するかをさらに理解することで、AMOは、筋形成に関わる遺伝的エラーが検出された生物において、ミオゲニンの正常な産生レベルを促進するために利用できる。

AMOは、高濃度の過酸化水素が存在する状況下で心臓のアポトーシス（臓器低形成）を予防するためにも使用できます。過酸化水素は酸化ストレスを介してアポトーシスを誘発する可能性があります。これは、 Hによって引き起こされる酸化ストレスが₂ O_2はmiRNA-1の活性増加を誘導する。このmiRNA-1活性の増加はBcl-2の活性を抑制しHに対する反応は₂ O_{2 が}減少することで、心臓の酸化ストレスに対する抵抗力が生まれます。このため、心臓病では過酸化水素誘発性心筋細胞アポトーシスの量が減少します。 ^{[ 23 ]}抗miRNA-1オリゴヌクレオチドによる酸化ストレス条件下での心筋細胞死の減少により、miRNA 調節によって、心臓の発達や低酸素条件下での心筋の生存をより深く理解することができます。

自己免疫疾患とは、体が自分自身に対して免疫反応を起こし、体内で炎症反応を引き起こす状態です。自己免疫疾患は免疫系の細胞（B細胞、T細胞など）の異常を伴うため、脾臓やリンパ節など、これらのT細胞やB細胞の成熟に関わる体の部位でmiRNAが強く発現していると推測できます。^{[ 24 ]} miRNAの異常、または転写後過程におけるmiRNAの機能の異常は、リンパ球の感受性の増加につながる可能性があります。感受性の増加により、これらのリンパ球は以前は結合できなかった抗原を標的にできるようになり、これらの抗原が体内の細胞に自然に存在する場合、リンパ球が自分自身を攻撃する可能性があります。^{[ 25 ]}

その一例が関節リウマチで、この病気では体が自身の関節を破壊します。この破壊は、特定のmiRNAクラスターの過剰発現によって引き起こされます。これらのクラスターは滑膜線維芽細胞の増加を引き起こします。この線維芽細胞の増加により、特定のプロテアーゼの濃度が増加し、関節の軟骨の破壊を引き起こします。^{[ 24 ]}この病気の発現に関与するmiRNAクラスターを標的にすることで、AMOを患部に添加すると、この疾患によって引き起こされる炎症を軽減することができます。

全身性エリテマトーデスは、身体に長期的な臓器障害を引き起こします。環境要因と遺伝的要因によって進行します。SLEでAMOを伴う影響を受けた臓器において発現が低下しているマイクロRNA（miR-184、miR-196a、miR-198、miR-21）^{[ 26 ]}を標的とすることで、これらの遺伝子の正常な発現を回復させることができます。

細胞性miRNAはウイルス遺伝子発現を阻害すると考えられている。HIV -1の研究では、抗miRNA阻害剤を用いて、ウイルス遺伝子発現を阻害する2つのmiRNA、has-miR-29aと29bを不活性化した。has-miR-29aと29bを標的とする抗miRNAを導入すると、ウイルス遺伝子発現が増加することが示された。これは、miRNA阻害剤がHIV-1ウイルス中のhas-miR-29aと29bの阻害効果を直接標的にして逆転させることができることを示した。^{[ 27 ]} AMOを作成することで、HIVの特定のゲノム配列をより深く研究することが可能になった。特定のウイルスのゲノムの働き方をさらに理解することで、科学者はこれらのウイルスに対する予防策を考案することができる。

エプスタイン・バーウイルス（EBV）の場合の抗miRNA制御のメカニズムは、HIV-1などの他のウイルスの場合とは少し異なります。EBVは、ヒトに感染する他の多くのウイルスとは異なり、miRNAを発現する能力を持つ、さまざまな癌に関連するヘルペスウイルスです。miRNAの効果を実証するためのノックダウンツールとして抗miRNAを使用する他の研究とは異なり、EBVの研究者は、ウイルスによって産生されるmiRNAを阻害するために抗miRNAを使用しました。EBVのmiRNAであるmiR-BART5は、タンパク質であるp53U p調節アポトーシス調節因子（PUMA）を制御します。抗miRNAである抗miR -BART5を使用してウイルスのmiR-BART5を枯渇させると、細胞のアポトーシスが誘発され、感染していると特定された細胞を死滅させることで疾患の制御につながりました。^{[ 28 ]}

マイクロRNAによって媒介される宿主とウイルスの相互作用のもう1つの特異な例は、C型肝炎ウイルス（HCV）で起こります。肝臓の急性感染症を引き起こし、しばしば検出されずに慢性化するHCVは、ヒトmiRNA miR-122を使用して、RNAゲノムのキャップされていない5'末端にArgonaute2タンパク質をリクルートし、それによって細胞の抗ウイルス応答からそれを覆い隠し、安定化させます。この相互作用により、肝細胞からウイルスを除去するためにmiR-122を標的とするAMOが開発されました。^{[ 29 ]}これらの化合物の中で最も進んでいるのは、ロックド核酸-DNAミックスマーであるミラビルセンで、現在臨床試験中です。^{[ 30 ] [ 31 ]} ミラビルセンの興味深い点は、成熟したmiR-122を阻害するだけでなく、マイクロRNA前駆体分子のステムループ構造にも侵入し、生化学的アッセイや細胞培養においてmiR-122の生合成を阻害する能力が報告されていることです。^{[ 32 ]}

マウスにおけるマイクロRNA-33a/bの阻害は、血中高密度リポタンパク質（HDL）レベルの上昇につながる。Abca1は肝細胞におけるHDL前駆体の産生に不可欠である。マクロファージにおいて、Abca1は酸化コレステロールを運ぶリポタンパク質からコレステロールを排出し、動脈硬化性プラークの形成を抑制する。このことから、マイクロRNA-33はAbca1の調節を介してHDLに影響を与えるという仮説が立てられる。したがって、Abca1の調節を標的とするために、Abca1 mRNA分子に特異的に結合し、そのmiRNA結合部位をブロックして発現を上方制御するブロックmiRを開発することができる。このようなブロックmiR技術の応用により、HDLレベル全体の上昇につながる可能性がある。

マウスにおけるマイクロRNA-103/107阻害はインスリン感受性とシグナル伝達の増加につながる^{[ 33 ]。}カベオリン-1欠損マウスはインスリン抵抗性を示すことが以前に示されている。カベオリン-1欠損マウスにおけるマイクロRNA-103/107阻害はインスリン感受性とシグナル伝達に影響を与えなかった。したがって、マイクロRNA-103/107はカベオリン-1を標的とすることでインスリン感受性に影響を与える可能性がある。 ^{[ 34 ]}

ブロックmiR CD5-2は、 miR-27とVE-カドヘリンの相互作用を阻害し、マウスの虚血性損傷からの回復を促進することが示されている。 ^{[ 35 ]}また、この薬剤は、膵臓癌のマウスモデルにおいて免疫療法と併用することでT細胞浸潤を促進することも示されている。^{[ 36 ]}