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当今社会随着老龄化的逐步迫近,以增龄为主要病因的骨质疏松发病率逐年提高,由于其发病隐匿,病情需要发展到很严重的程度,才以脆性骨折作为第一体征得以体现,其致死和致残率较高,由此对社会成本和医保资金都造成了巨大的消耗。根据以往的经验,对于慢性消耗性疾病,预防的效益远大于治疗,因此,我们希望利用医学系统生物学方法,通过收集疾病相关信息和数据的深度挖掘,找寻提升预防诊断的生物标志物和治疗靶点,为骨质疏松易感人群提供个性化预防、诊断及治疗创造条件。本课题从实际工作出发,以流行病调查入手,回顾性分析了依据传统诊断标准骨密度值（BMD）对我国中部地区某体检中心符合纳入和排除标准的276名绝经后女性经过药物和非药物干预后,通过首、末两次次体检髋部骨密度值变化情况进行比较,单因素分析提示在两种干预方式对于骨质疏松治疗均有效果且两种方式干预效果差异不具有统计学意义,而在预防方面二者干预效果均不佳,但非药物干预效果要优于药物干预。多因素分析提示首次体检髋部骨密度与年龄成反比关系;末次体检髋部骨密度值与体重指数成正比关系,而非骨质疏松组末次髋部骨密度值与随访时间（月）存在负相关线性关系,提示时间是导致预防效果不佳的重要原因,体重指数是保护因素。我们认为基于目前BMD指标定制的治疗效果仍有较大提升空间,而在预防方面急需寻找新的途径来应对骨质疏松的威胁。MiRNA是短的（17-25个核苷酸）非编码RNA,具有在真核生物中转录后水平上调节基因表达的能力,miRNA因为相对稳定、表达特异性强,目前常作为诊断或预测生物标志物在转化医学领域发挥着重要作用。我们通过miRNA与骨质疏松相关文献回顾梳理和分析后,认为与骨质疏松发病机制密切关联的miRNA生物标志物,可以为进一步提升骨质疏松脆性骨折防治效果提供可能。利用中心已开发MiRNA-BD软件深度挖掘GSE74209数据中差异表达的miRNA数据,通过新构建的骨质疏松相关基因数据集和计算网络中miRNA-mRNA相互作用网络以及miRNA独立调控基因的个数、调控基因中转录因子和骨质疏松相关基因的比例进行综合分析后,我们得到了 7 个候选 miRNA 标志物:miR-23b-3p、miR-22-3p、miR-138-5p、miR-155-5p、miR-25-3p、miR-200b-3p 和 miR-324-3p,基于功能富集分析,并结合文献检索结果提示miR-200b-3p和miR-324-3p有作为绝经后骨质疏松脆性骨折新晋候选生物标志物的潜能。为验证遴选结果,通过临床获取绝经后骨质疏松髋部脆性骨折10例患者的血液及骨组织样本,以绝经后骨质疏松非骨折患者10例的血液样本和绝经后非骨质疏松的膝关节骨性关节炎10例骨组织作为对照组,结果显示miR-324-3p在血液、骨组织样本以及miR-200b-3p在骨组织中表达量与对照组的差异无统计意义,而血液样本中miR-200b-3p在骨质疏松组表达量明显上调与对照组的差异具有统计学意义,其ROC曲线下面积为0.820,初步验证了 miR-200b-3p可以作为区分我国中部地区女性绝经后骨质疏松脆性骨折血液样本的潜在的生物标志物,并可能成为骨质疏松髋部脆性骨折的预测和治疗的靶点。同时,提供样本病例的患者在随访期间发生了 3例脆性骨折,其中2个在髋部,1个发生在脊柱,而她们血液样本中的miR-200b-3p均显示为高表达,有力地验证了 miR-200b-3p在脆性骨折的预测能力。为此,我们需要深入了解miR-200b-3p在细胞水平的下游调控基因与调控机制,借助MiRNA-BD软件提供的基因预测数据集和新构建的骨质疏松相关基因数据集进行比较,结合手工碱基比对和文献报道,推测miR-200b-3p与候选靶基因JUN和VEGFA存在调控关系。最后,我们为了验证上述调控关系,在体外细胞实验中,观察了 miR-200b-3p对体外人胎儿成骨细胞株（hFOB1.19细胞）功能以及调控基因表达的影响。实验结果表明,miR-200b-3p可以下调hFOB1.19细胞的MAPK通路中JUN基因和蛋白的表达,从而达到抑制hFOB1.19细胞增殖和诱导hFOB1.19细胞凋亡。双荧光素酶报告基因实验也提示miR-200b-3p与JUN存在调控关系。这些实验结果有力证明了miR-200b-3p作为绝经后骨质疏松脆性骨折潜在标志物能通过靶向抑制具有促进骨骼生长和愈合的JUN基因表达,重要参与了骨质疏松脆性骨折的病理进程。本课题利用已构建的生物信息学模型以及更新的数据集和算法,通过深度挖掘数据库,寻找骨质疏松脆性骨折生物标志物,从临床工作角度出发,结合临床病例随访、组织样本和体外细胞实验验证了模型的预测能力。发现并确认miR-200b-3p与JUN基因两者之间的调控联系,从而为改善绝经后骨质疏松症状、减少脆性骨折的发生提供了重要的实验依据,为骨质疏松脆性骨折的预防、诊断和潜在药物靶点提供了新线索,并为其他疾病的研究提供了范例。