心血管疾病是心血管系统基因调节网络失调的结果，而非编码RNA在其发育、生理和疾病病理生理的基因表达中发挥着关键的调节作用。非编码RNA表达具有细胞和器官特异度，在多种人体组织、体液，特别是血液、尿液或脑脊液中，存在与疾病相关的非编码RNA，稳定性高，易获取和检测，对某些疾病具有高敏感度和特异度，有潜力成为心血管疾病危险分层、诊断及预后的生物标志物，目前FDA已经批准lncRNA前列腺癌抗原3应用于临床常规诊断前列腺癌。在治疗方面，已经有以miR-21和miR-34等为靶向的多种药物进入临床试验阶段，使患者结局改善并且耐受性良好。因此，非编码RNA在应用于阐明某些心血管疾病的发病机制、成为新型的生物标志物和靶向治疗药物等方面值得期待。
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随着二代、三代深度测序、以CRISPR-cas9为代表的基因编辑、生物信息学等新技术和算法的出现和改良，发现人类基因组约99%被活跃地转录为非编码RNA（non-codingRNA，ncRNA），曾被认为是"基因组噪声"和"进化垃圾"，包括近20种RNA，能折叠成复杂的三维结构，通过与蛋白质、DNA和其他RNA等分子相互作用，调节生命体和各器官发育、生理和疾病病理生理条件下的基因表达，在基因调节网络中起着关键的作用，因此也被称为功能性RNA（functional RNA，fRNA），通常不翻译为蛋白，但不绝对，大多数结构和功能尚待阐明[1,2,3,4]。按照组成和性质，非编码RNA分为短和长链非编码RNA，<200个核苷酸的统称为小或短非编码RNA，范围可从几个到200个，如miRNA、siRNA等；>200个核苷酸的称为长非编码RNA，可多达数千个碱基[2]。微小RNA（microRNA，miRNA或miR）是目前研究相对成熟的一类短非编码RNA，表达于几乎所有的真核细胞和某些病毒，因为病毒基因组空间有限，更加彰显了miR在生命体基因表达中的关键调节作用，它与Argonaute （AGO）蛋白家族结合形成RNA诱导的基因沉默复合体（RISC）来抑制靶基因表达[5]。成熟miR通常由18~25个核苷酸组成，通过种子序列（seed sequence，5′端2~8位碱基）与靶基因的mRNA3′端UTR区不完全互补结合时抑制靶基因表达，完全互补结合时则导致靶基因所在的mRNA降解，即在转录后水平上调控基因编码蛋白的表达，是对转录水平基因调控表达的一种必要的精细的补充[2,5]。通常一个miRNA可以调控多个靶基因，而同一个靶基因可能被多种miRNA调节[4]。长链非编码RNA（long noncoding RNA，lncRNA或lncR）从数量上来说占非编码RNA的绝大部分，部分可编码短肽，有细胞特异度表达的特性，根据基因组上相对于蛋白编码基因的位置，分类为正义lncRNA、反义lncRNA、双向lncRNA、长链基因间lncRNA（lincRNA）、内含子lncRNA等，参与了X染色体沉默、基因组印记、染色质修饰、转录激活和干扰等过程，目前共有100多个lncRNAs被发现和鉴定，在多组学研究中深受瞩目[6,7]。多数长链非编码RNA的作用及机制尚未阐明，一方面是因为lncRNA在细胞内从多个维度通过复杂的分子机制来调节基因表达；另一方面是其核苷酸序列物种间保守性差，限制了在细胞和动物模型中的研究，然而，核苷酸序列不同的lncRNAs在三维结构和分子机制上仍可相同[2]。
非编码RNA之所以能够成为新的临床生物标志物，甚至超越以多肽和蛋白质为基础的传统标志物的诊断效能，原因在于以下特征：（1）非编码RNA表达具有细胞、组织和器官特异度，因而提供病变定位；（2）在多种人体组织、体液，特别是血液、尿液或脑脊液中，存在着与疾病相关的非编码RNA，与生理状态下的表达水平有显著差异，易获取和检测；（3）非编码RNA在体液中可被外泌体、微囊泡、凋亡小体等膜性结构主动包被，或与脂蛋白、核仁磷酸蛋白（NPMI）等转运蛋白结合，因此不易被RNA酶裂解，高度稳定，即使样本经过多次冻融或温度、PH值剧烈变化，性质和浓度仍几乎不变，此外，体液中与各种转运体结合的非编码RNA也是细胞或器官间沟通即旁分泌、内分泌的信号分子；（4）大量研究证实非编码RNA对某些疾病具有高敏感度和特异度，如lncRNA前列腺癌抗原3因其高特异度FDA已经批准其应用于临床常规诊断前列腺癌[2,8,9]。
心血管疾病是当今世界上发病率和病死率最高的病种，目前认为心血管疾病是心血管系统基因调节网络失调的结果，而非编码RNA在心血管系统发育、生理和疾病病理生理过程中的基因表达发挥着关键的调节作用，且多项研究证明非编码RNA有潜力成为心血管疾病危险分层、诊断及预后的生物标志物[1,2,8,9,10]。现今国内外多项研究聚焦于挖掘体液中的非编码RNA作为心血管疾病的生物标志物，不仅在细胞和动物模型中鉴定和验证，在人群中亦开展相关临床研究[8,9]。
冠状动脉疾病（CVD）是最常见的心血管疾病之一，常发生心肌梗死，最终结局为心力衰竭。Hoekstra等[10]发现miR134，198，370可以鉴别稳定性心绞痛和不稳定性心绞痛；Zeller等[11]则发现miR 132，150，186可以鉴别不稳定性心绞痛和非冠心病性胸痛。急性心肌梗死（AMI）是病死率极高的急性心血管事件之一，如不及时干预，存活的患者将发生心肌重塑和慢性心衰，因此需要敏感度和特异度均很高的快速诊断方法。一些研究显示miR-1、miR-133、miR208、miR-499有希望作为AMI诊断和预后的生物标志物。miR-1大量表达于骨骼肌和心肌，与肌肉组织分化、心脏发育及心血管疾病相关，数个研究发现miR-1在心梗患者及动物模型中的外周血中均升高，在啮齿动物类，冠状动脉结扎可导致血清miR-1快速升高，然而在心脏组织里表达是下降的，提示心脏损伤时miR-1可释放至血液中，约6 h达高峰，3 d之后消失，且与心梗面积相关[8]。Vogel等[12]发现通过一种新算法所得到的miRs组合与肌钙蛋白相比诊断AMI敏感度和特异度更高，且在外周血中出现更早。Jakob等[13]证实MiR-26b-5p、miR-320a和miR-660-5p通过心肌细胞凋亡、心脏不良重塑和血小板过度激活的机制与AMI患者的主要心脏不良事件（MACE）显著相关。
心力衰竭是各种心血管疾病终末期的共同结局。脑利尿钠肽（brain natriuretic peptide，BNP）和NT-BNP是临床上心衰排除诊断的金标准，敏感度高，但特异度相对较差。对于慢性心衰而言，多个研究显示某些miRNAs有潜力成为候选生物标志物。Goren等报道，收缩性心衰患者血清miR-423-5p、miR-320a、miR-22、miR-92b表达水平增加，且与预后相关；Fuku-shima等报道，在充血性心衰患者，血浆miR-126表达水平与患者年龄和NYHA分级呈负相关；miR-423-5p等循环miRNA已被报道可用于区别心衰和其他原因所致的呼吸困难；在非缺血性收缩性心衰，miR-200b*、miR-622和miR-1228*表达增加，且与BNP水平相关[8]。
需要注意的是，选择何种样品、RNA的提取和测定方法都会影响数据的结果，应当发展标准化试剂盒和检测方法来解决上述问题。就心血管疾病而言，选择全血、血浆还是血清应当视疾病而定。
ncRNA除了能作为生物标志物，也是治疗的靶点（如miR、lncRNA）和工具（siRNA）。2018年美国FDA快速批准首个siRNA药物Patisiran应用于治疗遗传性转甲状腺素淀粉样变性引起的多发性神经病，标志着以RNA作为靶点和工具的新型药物应用于临床新时代的来临[14,15]。由于miR具有链短、保守性强、表达时序性、组织特异度和稳定性高等特点，具有成为新型靶向药物靶点的良好潜力。现有两种方法可以调节miRNA的生物活性：（1）应用双链miRNA模拟物恢复或提高miRNA的功能；（2）应用单链反义小核苷酸抑制miRNA的功能。目前已经有以miR-21和miR-34等为靶点的几种药物进入临床试验阶段[16,17]。2008年开展了世界第一个以miRNA为靶点的药物Miravirsen-SPC3649 Ⅰ期临床试验，它是锁核酸（LNA）修饰的硫代反义寡核苷酸，通过抑制miRNA-122的表达来治疗丙型肝炎，目前处于Ⅱ期临床试验，证实抗病毒作用持久，耐受性良好[18]。另一个以miRNA-122为靶点的药物RG-101是N-乙酰半乳糖胺与antimiRNA-122的复合物，于2017年完成了Ⅰ期临床试验，单次皮下注射8周后，64%的患者体内丙肝病毒被清除，安全性可，目前正在进行Ⅱ期临床试验[19]。MRX34是第一个进入临床试验的miR模拟物，为miR-34的纳米脂质体，增强miRNA34的表达来治疗肿瘤，已进入Ⅰ期临床试验[15,16,17]。目前多项治疗心血管疾病的ncRNA药物临床前研究和临床试验正在进行。
高胆固醇血症尤其血清低密度脂蛋白（LDL）是动脉粥样硬化与冠心病的高危因素。Fitzgerald等开展了抑制前蛋白转化酶枯草杆菌蛋白酶Kexin-9（PCSK9）合成的siRNA药物ALN-PCS（Inclisiran）的Ⅰ期临床试验，发现健康志愿者血清LDL水平下降，耐受性可；2017年完成了Ⅱ期临床试验，证实单次皮下注射该药8个月后PCSK9、LDL较基线仍下降显著，呈剂量依赖性，安全性可[20]。
miR-29b的激动剂MRG-201已进入Ⅰ期临床试验，作用为逆转心脏、肺、肝和肾的纤维化，临床前研究中证实MRG-201能有效阻断甚至逆转肺纤维化。
其他ncRNA相关药物处于或已完成临床前期阶段，有望成为下一步临床研究的热点。miR-33a/b参与脂类代谢调节，研究显示给予灵长类非洲绿猴anti-miR-33，可以有效降低血浆VLDL含量，提高HDL水平，且无显著副作用，表明miR-33有潜力成为治疗动脉粥样硬化和血脂异常的靶点[15,16,17]。此外，以let-7、miR-221、miR-92为靶点的antimiR治疗动脉粥样硬化，miR-208的antimiR治疗心力衰竭和心脏代谢疾病、miR-15/195的antimiR治疗梗死后心肌重构均已进入临床前期[15,16,17]。
病毒性心肌炎是中青年人群突发心力衰竭和心脏性猝死的重要病因，也可能是扩张性心肌病的病因之一。Corsten等[21]发现柯萨奇病毒B3（CVB3）引起的急性病毒性心肌炎模型心肌细胞miR-221和miR-222表达显著升高，通过作用于ETS1/2、IRF2、BCL2L11、TOX、BMF和CXCL12通路来调节心脏的抗病毒反应和炎症免疫应答，过表达miR-221和miR-222可抑制病毒复制，敲除或抑制这两种miRNAs表达可增加病毒复制、心肌损伤和炎症加重，提示这两种miR模拟物有潜力治疗病毒性心肌炎。Gupta等[22]发现miR-212/132通过抑制脂肪储存诱导跨膜蛋白2（Fitm2）来缓解阿霉素心肌毒性，有希望作为治疗的靶点。Li等[23]证实主动脉瘤动物模型中lncRNA-HH19表达升高，H19过表达与平滑肌细胞增殖和迁移负相关，与细胞凋亡则呈正相关，抑制H19的表达可控制病变在动物模型和人体标本中的进展。
几乎所有的心血管疾病都有一个共同点，即心肌损伤，最终发展为心肌细胞凋亡或死亡。ncRNA可促进心肌细胞增殖，把成纤维细胞重编程为心肌细胞，能促进干细胞分化成心肌细胞。Giacca等[24]发现miR-199a-3p和miR-590-3p促使心肌细胞增殖，减少梗死面积且显著改善梗死后心功能。Judson等[25]将干细胞特异度的miRs与Oct4、Sox2、klf4共转染成纤维细胞，发现miR-294明显提高重编程的效率。通过将非肌细胞重编程为心肌细胞，表达控制心肌细胞标志的转录因子（GATA4、HAND2）、肌细胞特异度增强因子2C（MEF2C）和T-box 5（TBX5）以及microRNAs（miR-1、miR-133、miR-208和miR-499），能够恢复啮齿类动物的心功能，机制为激活参与胚胎心脏生长的有丝分裂信号通路，从而刺激心肌细胞去分化和增殖，是心脏再生和修复的一种补充方法，为有效治疗心力衰竭提供了新希望[26]。
建议在结合二代、三代深度测序、功能性高通量RNA筛选及单细胞测序技术基础上来寻找心血管疾病诊断和治疗的ncRNA靶点。miRNA可同时作用于不同细胞和组织的靶基因，因此最需要关注的问题是药物运送至靶点的特异度、安全性和方法，尽量把可能出现的"脱基因效应"和"脱组织效应"最小化，ncRNA靶向递送方法和开发基因特异度的ncRNA药物如特定miR靶标阻断剂是当今研究热点和难点，采用病毒负载ncRNA药物至靶点是目前所推崇的方式[15,16,17]。
在过去的近三十年，对于非编码RNA的种类、结构和功能的研究虽有了重大突破，一些研究成果甚至在临床领域已得到成功转化，对于心血管疾病而言，多项研究证实非编码RNA在心血管疾病发病和进展中发挥着关键作用，但对其总体认知尤其是lncRNA和cirRNA尚处于初级阶段，因此相对于miRNA来说，前者在心血管疾病中的作用是目前或未来的研究热点[2,8]。循环中的非编码RNA因其独特优势，有望超越以多肽或蛋白质为基础的传统生物标志物的诊断效能，成为新的心血管疾病诊断、危险分层和预后的临床生物标志物，同时也有潜力成为指导个体化治疗和精准治疗的新工具，亟需开展大规模多中心前瞻性临床研究以验证并建立标准化检测方法和参考值范围等[27]。需要强调的是，外泌体中的非编码RNA，既是心血管疾病早期诊断的生物标志物，也是细胞间通讯和运载药物的载体，是研究心血管病发病机制或药物（或干细胞）对心血管疾病治疗作用的良好切入点[28,29]。NIH资助的ERCC组织致力于研究细胞外的RNA（exRNA），具体目标包括确定健康人体液exRNA的参考值范围和明确exRNA的产生、分布、摄取及作用的基本原理，以及发展相应的新型分子工具和技术，强调分子影像学是研究ncRNA的一个重要手段[30]。因此，建立一个成熟的活体定量示踪ncRNAs分子影像学方法能够研究ncRNAs对心血管系统发育及生理的调节作用，以及在疾病状态下的病理生理学机制，从而有效地推动ncRNAs成为心血管疾病诊断、预后和监测药物疗效的生物标志物及分子靶点。此外，研究ncRNAs还应当研究其内部之间关系并与其他转录组、表观组、蛋白组及代谢组的关系及互相作用，以期阐明心血管系统基因表达的调节网络。
所有作者均声明不存在利益冲突
