mRNAに基づく疾患診断

mRNAベースの疾患診断技術は、メッセンジャーRNA ^[1]を分子診断ツールとして使用して、患者のDNAと特定の生物学的特徴との関係を発見する診断手順です。 mRNAベースの疾患診断技術は、近年、特に腫瘍（腎細胞癌^[2] 、肝細胞癌^{[3] [4] 、} 乳癌[ ^5]、前立腺癌^[6]など）の早期診断において、医療分野に広く適用されています。 この技術は、サンプルへのアクセスのしやすさや、サンプルに特定の疾患に関連するmRNAが確実に含まれているかどうかに応じて、さまざまな種類のサンプルに適用できます。 たとえば、肝細胞癌では、^[3]手術中に切除された腫瘍組織は、mRNAベースの検査による分析に適したリソースです。 最も一般的に使用されるサンプルのうち、血液サンプルは、低侵襲法で最も簡単にアクセスできるサンプルの1つです。 変性疾患。血液は、非小細胞肺癌^[9]や神経内分泌腫瘍^{[10]など、いくつかの癌[7] [8]}の早期診断に使用されてきました。

現代医学は何世紀にもわたって発展してきましたが、私たちはまだ多くの医療上の課題に直面しています。例えば、乳がんでは、3つの伝統的な表現型が標的療法のために日常的にスクリーニングされています。^[11]しかし、トリプルネガティブ乳がんの場合、これらのバイオマーカーのいずれも検出できず、予後が悪く、死亡率が高くなります。mRNAのような革新的な技術は、今日でも存在するこのような健康関連の問題に対処することを目的としています。^[12]

RNA シーケンシング(RNA-seq)

RNA-seqは、科学者がRNA全体（トランスクリプトーム）をプロファイリングすることを可能にするハイスループットRNAシーケンシング技術です。したがって、 cDNAライブラリに基づいて新しい転写産物と遺伝子発現レベルを特定することができます。この方法は、癌の診断と治療評価に使用できます。^[13]

逆転写ポリメラーゼ連鎖反応（RT-PCR）

RT-PCRは広く使用されているmRNA発現検出法です。mRNAをcDNAに逆転写して、さらに同定と適格性を確認することができます。1992年初頭、RT-PCRは前立腺癌の早期診断のために末梢血中のPSA遺伝子発現に適用されました。^[6]

デジタルPCR（dPCR）

dPCRは、mRNAターゲットの初期濃度を測定する比較的正確な定量法であり、遺伝的およびエピジェネティックな変化の分析に適用できます。^[14]

インサイチューハイブリダイゼーション（ISH）

ISHは、サンプル内の標的mRNAを識別する組織依存可視化法である。「組織」は血液サンプルである可能性がある。慢性骨髄性白血病では、ISHは末梢血標本に適用されている。^[15]

mRNAベースの疾患診断の一般的なワークフローは、以下のステップにまとめることができます。^{[16] [17] [18]}

1. 対象疾患のサンプル収集: mRNA ベースの技術のサンプルには、血液、尿、細胞培養、組織生検、気管支肺胞洗浄、唾液、脳脊髄液などがあります。mRNA ベースの疾患診断用の生物学的サンプルを採取するための基本原則は、サンプルが適切で、入手しやすく、保存可能で、倫理的で、侵襲性が最小限であることです。さらに、特定の研究では、品質を保証し、潜在的な汚染物質を減らすために、サンプルを一定時間内に収集する必要があります。
2. RNA 処理: このステップには、RNA 抽出、 cDNA への逆転写、増幅、検出が含まれます。RNA 処理の目的は、さらなる分析のために疑わしい遺伝子を定性および定量化することです。
3. データ分析: 最後のステップで適格な生データを取得した後、バイオインフォマティクス技術を適用してデータをさらに分析します。データ分析には、データの正規化、統計分析、モデリングなど、さまざまなツールとソフトウェアがあります。目的は、疾患サンプルと非疾患サンプル間で発現が大きく異なる特定の遺伝子を選択することです。選択された遺伝子は、さらなる検証のための診断バイオマーカーとして識別できます。
4. mRNA バイオマーカーの検証: mRNA バイオマーカーはバイオインフォマティクスの手法で選択されます。したがって、明確で正確な臨床診断で実際に特定されたサンプルに対する信頼性の高い実験で実際のサンプルを使用してテストする必要があります。
5. 臨床応用: 特定の疾患に対する検証済みの mRNA ベースの診断法は、他の臨床検査と併せて実施することで、患者の状態を総合的に評価することができます。mRNA ベースの検査は、医療従事者に RNA レベルでの解釈を提供し、さらなる治療アドバイスに役立ちます。

乳がんを例に挙げてみましょう。従来の超音波検査による乳がんの感度は76%です。^[19]一方、血液ベースのmRNA診断法では、感度は80.6%になります。^[20]

mRNAベースの疾患診断技術は、白血病などの特定のサンプル中のmRNAの定量測定を可能にする^[21]

RNA-seqなどの技術は個人の全トランスクリプトームを提供できるため、mRNAベースの疾患診断は個別化医療の分野で発展する可能性があります。HER-2乳がんでは、ERBB2 mRNA発現レベルの検出は、抗HER2ベースの治療に対する反応を予測するのに役立ちます。^[22]

前述のように、mRNAベースの疾患診断技術は、特定の疾患に対してより感度が高く、特異性が高い。明らかな症状がない場合でも、mRNAベースの疾患診断技術は、RNAレベルの早期変化のスクリーニング方法として役立つ。^[23]血清中のメタドヘリンmRNAの発現が高いことが大腸癌で観察され、分化度の低い組織学的グレードと関連していた^[24]