研發血液循環性和骨頭微型核醣核酸以做為診斷或治療男性骨質疏鬆症和其所誘發骨折的生物標誌(1/3)

根據世界衛生組織報告，骨質疏鬆症(骨鬆症；osteoporosis)是世界上10 大最常發生的疾病之一，而 骨折(bone fracture)則是造成骨鬆症患者發生永久性傷殘(disability)或死亡(mortality)的最主要風險。過往 以來，人們一直誤認為僅有女性才會罹患骨鬆症。然而最近研究發現，年紀超過65 歲的男性與女性都 會發生骨質流失，而且流失的速率相當。所以，男性也被證實會罹患骨鬆症，而且患病比率高達20%以 上。此外，研究也發現男性骨質疏鬆症(osteoporosis in men)患者發生骨折和因骨折導致死亡的比率皆高 於女性患者。因此，近來男性骨鬆症的成因、預防和治療日漸被重視。因為骨鬆症通常不會引起患者疼 痛，患者常因跌倒發生骨折到院治療後，經檢查才發現自己罹患此病症。所以，研發可靠且易取得的生 物標誌(biomarker signatures)以診斷男性骨鬆症至為必要。微型核糖核酸(microRNAs; miRNAs)是種不 會發生轉譯(translation)的小片段核酸，會經由調控特定基因的後轉譯(posttranslation)表現，進而影響細 胞活性和功能。骨母細胞(osteoblasts)和破骨細胞(osteoclasts)分別參與骨頭生成和吸收作用，而不同 miRNAs 已被證實會調控osteogenesis 和osteoclastogenesis。除此之外，miRNAs 具有穩定不易被降解的 特性，所以血液中循環性miRNAs (circulating miRNAs)常被研究以做為診斷特定疾病的生物標誌。本實 驗室先前研究發現，circulating miR-106b 和癌症生成具有正相關。近來研究也發現，不同circulating miRNAs 和女性骨鬆症以及骨鬆症引起的骨折間具有關聯性。然而相對於女性骨鬆症，有關miRNAs 在 男性骨鬆症所扮演的角色則較少被探討。本計畫先期實驗結果顯示，將雄性Wistar rats 施行睪丸摘除術 (orchiectomy)後，血中testosterone 量和骨質(bone mass)都會明顯降低(Figs. 5 and 6)；此外進行血液 real-time PCR 分析則發現，血液circulating miR-133a 的量則會增加(Fig. 7)。此外在我們骨折癒合(fracture healing)的研究中也發現，bone miR-1 表現和骨折癒合呈現正相關(Fig. 8)。因此，特定circulating 和bone miRNAs 可做為診斷或治療男性骨鬆症和此骨鬆症引起骨折的可靠生物標誌。 因此，為延續我們先前的研究成果，特擬定此三年期連續型計畫。此計畫旨在研發特定circulating 與bone miRNAs 以做為診斷或治療男性骨鬆症(1st year)和此骨鬆症引發骨折(2nd year)的有效生物標 誌；同時也將探討這些特定miRNAs 調控osteoclastogenesis 和osteogenesis 的分子機轉(3rd year) (Fig. 1)。計劃第一年將以睪丸摘除鼠做為研究模式，以模擬老化性骨質疏鬆症(aging osteoporosis)。而計畫第 二年則進一步將此睪丸摘除鼠施以骨折手術，以做為雄性骨鬆症引發骨折之動物模式。此計畫第一、二 年將以micro-computed topography (μCT)分析和確認實驗動物骨質變化和骨折癒合情況，並以next generation small RNA sequencing 技術、real-time PCR 和生物資訊分析法(bioinformatics)，研發特定 circulating 和bone miRNA 以分別做為診斷或治療男性骨鬆症和此骨鬆症引起骨折的生物標誌。計畫第 三年則將分別從血液和骨頭分離circulating monocytes (osteoclast precursors)和osteoblasts，進一步探討這 些特定miRNAs 如何透過調控特定基因表現，進而影響此兩種細胞活性和功能。經由此計畫的執行，將 能闡明miRNAs 在男性骨鬆症所扮演的角色。而此計畫的研究成果，也將有利於後續進行的臨床試驗， 亦可提供臨床上對於男性骨鬆症和此骨鬆症引起的骨折，擬定新的診斷和治療策略，以提升患者的身體 健康和生活品質，並能節省醫療支出。