MicroRNA（miRNA）是真核生物中广泛存在的一种由 non-coding 区域转录的小片段 RNA，长度仅有 19~25 个核苷酸。根据 miRBase 数据库，在所有物种发现的 miRNAs，至今已超过 2 万个。miRNA 透过与标的 mRNA 的特异性结合，经由 post-transcriptional 基因沉默的途径，抑制蛋白质生合成。推测脊椎动物的基因组中有超过1,000 个不同的 miRNAs，且有将近 1/3 的基因表现受到 miRNA的调控。

和 mRNAs 一样，在不同的组织或发育时期，miRNAs 的表现量也会不同。这些 miRNAs 在细胞生长与凋亡、细胞周期调控、细胞的分化以及个体的发育等过程中扮演重要角色。

在癌症、心血管疾病、糖尿病、神经系统疾病、发炎反应以及自体免疫疾病可观察到 miRNA 表达谱的改变。差异表达的 miRNA 也可能有助于区分疾病状态。miR2Disease 数据库以人工的方式整理了目前已知与人类疾病相关的 miRNA 表达异常（Jiang Q et al., 2009）。分析肿瘤与正常组织，或是不同肿瘤型态之间 表现的差异，可以找到与癌症高度相关的 miRNAs。

miRNA 做为疾病检测生物标记

miRNAs 也存在于人类和其他动物的血清和血浆中，其种类和数量可随着生理状况或疾病而不同。生化分析显示，miRNA 可以抵抗血浆和血清中存在的核糖核酸酶、极端的 pH 值和温度、长期的储存以及反复的结冻解冻循环（Mitchell PS et al.,2008）。利用循环血液中 miRNA 进行疾病诊断或预测疾病发生的非侵入式检测方式，成为近年来生物医学家的研究重点。最先将 miRNA 做为血液中生物标记的是关于 B 细胞淋巴癌（B-cell lymphoma）的研究，在卵巢癌与肺癌病人的周边血液中也发现高量的癌症相关 miRNAs。许多的研究报告都已说明 miRNA 作为肿瘤等疾病诊断与预测的生物标记之潜力。

在2009年，Ji等人发现，血浆生物标记还可以检测心脏的损伤。许多报告指出血浆中 miRNAs与心肌梗塞和心脏衰竭相关。虽然大多数关于疾病的血浆 miRN A检测研究使用 real-time PCR，Tijsen 等人用微数组方法筛选健康对照者与患有心脏衰竭的患者血浆中的miRNA表达差异（Tijsen AJ et al., 2010）。他们的研究结果证明了以微数组平台检测血浆中miRNA的变化，做为心脏疾病的生物标记的可行性。

miRNA 做为感染早期诊断的指标

细菌的感染可能会引发严重的并发症，如败血症（Sepsis）与败血性休克（Septic shock）。高雄长庚医院杨家森医师等人（Hsieh CH et al., 2012）检测血液中miRNA的变化，研究在临床上早期诊断细菌感染的可行性。将来自大肠杆菌血清型 026：B6（Escherichia coli serotype 026:B6）、克雷伯氏肺炎杆菌（Klebsiella pneumoniae）、绿脓杆菌（Pseudomonas aeruginosa ）、沙门氏菌（Salmonella enterica serotype Enteritidis）以及粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）等革兰氏阴性菌的lipopolysaccharide（LPS）以腹腔注射的方式注射 4~6 周龄的小鼠，于 2~72 小时后牺牲小鼠，取得全血与肺脏、脑、肝脏、脾脏。萃取的 RNA 以华联小鼠&大鼠 miRNA 芯片（Mouse&Rat miRNA OneArray®）分析 miRNA 的表现，与对照组（只注射PBS）相比有明显的不同（图1）。注射100-μg LPS 6小时后，在肺组织与全血均有15 种上调表现差异超过 2倍的 miRNAs。在大脑中则没有表现向上调控的 miRNA 。下调表现差异超过 2 倍的 miRNAs 数目较多，在肺、肝、脾和血液样本中分别有23, 10, 8, and 51种。大部分在血液中观察到的向下调控 miRNAs 并没有在其他组织中发现相似的情形。

以 real-time RT-PCR 验证血液中差异表现超过 4 倍的 8 种 miRNAs（let-7d, miR-15b, miR-16, miR-25, miR-92a, miR-103, miR-107, and miR-451），在注射100 and 1000-μg大肠杆菌 LPS 6 小时后，miRNAs表现量增加 5~12 倍（图2A）。分析不同时间点的 miRNAs 变化，在注射后 2小时，miRNAs 表现量就有明显的增加，并且维持到至少 6 个小时；24 小时只剩 miR-25 和 miR-92a 有显著的差异表现，72 小时则与对照组无异（图2B）。

miRNAs 是免疫反应的重要调控因子，LPS诱导的 Toll-like receptor 4 (TLR4) 讯息传导（signal transduction）会活化与 nuclear factor-kappa B (NF-κB) and activator protein 1 (AP-1) 相关的 pathways，生成许多与发炎反应有关的 cytokines, chemokines, or leukocyte adhesion molecules。为了了解 TLR4 receptor 在调控miRNAs 表现中所扮演的角色，在 TLR4 receptor knockout小鼠体内注射100-μg LPS后6小时，let-7d, miR-25, miR-92a, miR-103 and miR-107的表现量明显比正常C567BL / 6小鼠低（图3）。

杨医师等人在另一个研究中，分析小鼠在遭受革兰氏阳性菌感染后，血液中miRNA表达谱的变化（Hsieh CH et al., 2013）。枯草杆菌（Bacillus_subtilis）、粪链球菌（Streptococcus faecalis）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）等革兰氏阳性菌的 lipoteichoic acid (LTA)，以及不同革兰氏阴性菌的 lipopolysaccharide (LPS)，腹腔注射6小时后，以华联小鼠&大鼠 miRNA 芯片（Mouse&Rat miRNA OneArray®）分析小鼠全血 miRNA 的表现，丛聚分析结果如图4所示。注射枯草杆菌的LTA后，miRNA 的表现明显与粪链球菌/金黄色葡萄球菌的LTA 不同，但是 miR-451, miR-668, miR-1902, and miR-1904 这 4 种 miRNAs 的上调表现差异均超过 2 倍。

以 real-time RT-PCR 验证芯片的实验结果，注射 10-μg LTA 6 小时后，只有 miR-1902 表现量有显著的增加，将剂量提高至1000-μg，4 种miRNAs 的表现则增为 3~6 倍（图5A）。分析不同时间点的 miRNAs 变化，在注射 100-μg LTA 后 6 小时，miR-451, miR-1902, and miR-19042表现量有明显的增加，但是在注射 24 小时后，只剩 miR-451 有显著的差异表现；2 小时与 72 小时则与对照组无异（图5B）。

血清中 miRNA 的变化与全血中的实验结果相似，除了在注射 10-μg LTA 6 小时后，miR-1904表现量也有显著的增加（图6A）；此外，注射100 μg LTA 后 2 小时就可以观察到 miR-1902 and miR-1904 表现量的增加，注射 24 小时后，只剩 miR-1902 有显著的差异表现（图6B）。白血球中的 miRNA 表现则没有任何改变（图7A）。

TLR2 receptor knockout 小鼠在接受 LTA 注射后，miR-451, miR-668, miR-1902, and miR-1904 的表现则增为 6~10 倍（图7B），甚至比正常 C567BL / 6 小鼠还高（图7B）。

小结

由上述两篇研究报告的结果，证明了小鼠遭受革兰氏阳性菌或阴性菌感染后，血液中miRNAs的表现有明显的差异，或许可做为细菌感染的早期诊断生物标记。

miRNAs 的发现使我们对于基因表现的调控系统有了新的思维，并帮助我们找到许多疾病的病因。一个 miRNA 分子可以同时调控数十个以上的基因表现，找寻到数个 miRNA 分子的表现变化，就可以为研究带来许多新的视野与方向。利用miRNA microarray 分析 miRNA 表达谱，可快速筛选出许多具有表现差异的 miRNAs ，是研究miRNA 在疾病中所扮演的角色的第一步。再针对个别 miRNA 的深入研究，将有助于了解致病机制，开发新的临床诊断工具甚至是新的治疗方法。