Osteoporoza: Nova orodja pomagajo natančno določiti potencialne gene
Kombinacija močnih orodij je znanstvenikom pomagala prepoznati dva nova gena, ki bi lahko vplivala na osteoporozo s svojim vplivom na kostno gostoto. Ugotovitev bi lahko privedla do boljšega zdravljenja bolezni, ki oslabi kosti.
Študija raziskovalcev v Otroški bolnišnici v Filadelfiji (CHOP) v Pensilvaniji poudarja pomen razumevanja 3D geografije genoma pri iskanju genov, ki povzročajo bolezni.
Skupina poudarja, da prepoznavanje različic DNK ali razlik za boleznimi ni nujno dovolj za iskanje genov, ki povzročajo bolezen. Različice bi na primer lahko sprožile gene v drugih delih genoma.
V prispevku, ki je zdaj objavljen v reviji Nature Communicationsraziskovalci opisujejo, kako so preiskovali 3D geografijo DNK v celicah, ki tvorijo kosti, da bi našli gene, ki bi lahko vplivali na mineralno gostoto kosti.
Predlagajo, da bi njihove metode lahko pomagale tudi pri preučevanju drugih genetskih stanj, vključno z otroškimi boleznimi.
"Geografija genoma ni linearna," pravi sodelavec študije dr. Struan F. A. Grant, ki je direktor Centra za prostorsko in funkcionalno genomiko pri CHOP.
»Ker se DNK zloži v kromosome,« pojasnjuje, »lahko deli genoma pridejo v fizični stik, kar omogoča ključne biološke interakcije, ki vplivajo na izražanje gena. Zato preučujemo tridimenzionalno strukturo genoma. "
Osteoporoza in genom
Osteoporoza je bolezen, ki postopoma oslabi kosti in poveča tveganje za zlom, zlasti v zapestju, hrbtenici in kolku.
Kostno tkivo je živo in nenehno dodaja novo kost in odstranjuje staro kost. V otroštvu je proces naklonjen tvorbi novega tkiva, kar omogoča rast kosti in njihovo krepitev.
Ko se ljudje starajo, tvorba kosti doseže vrh in nato še bolj zaostaja za odstranjevanjem kosti, kar ima za posledico, da so kosti postopoma manj goste in šibkejše.
Nacionalni inštitut za zdravje (NIH) ocenjuje, da je v ZDA več kot 53 milijonov ljudi, ki že imajo osteoporozo ali pa jim grozi razvoj zaradi nizke mineralne gostote kosti.
Znanstveniki so razpletli človeški genom pred več kot 10 leti. Od takrat so številne študije o povezavah po celotnem genomu (GWAS) odkrile različice ali zaporedja gradnikov v DNA, ki so pogostejše pri ljudeh z določenimi boleznimi.
V svojem študijskem prispevku dr. Grant in njegovi sodelavci navajajo, da ima osteoporoza "bistveno genetsko komponento".
V nadaljevanju pa pojasnjujejo, da medtem ko imajo GWAS odkrite različice DNK, ki so "močno povezane z mineralno gostoto kosti", to ni isto kot iskanje genov, ki dejansko nadzorujejo proces tvorjenja kosti.
3D "preslikava različic v gene"
Namen njihove študije je bil torej uporabiti lokacije različic mineralne gostote kosti, pridobljene z GWAS, pri vaji 3D z "ločevanjem genov" z visoko ločljivostjo v človeških osteoblastih, ki so celice, ki tvorijo novo kost.
Ta vaja je vključevala analizo 3D geografije tesno zložene in zapakirane DNA znotraj kromosomov. S posebno tehniko "prostorske genomike" je ekipa lahko preslikala "interakcije po celotnem genomu" med različicami mineralne gostote kosti, pridobljenimi iz GWAS, in ostalim genomom.
Pri tem so opazovali "dosledne stike" z morebitnimi vzročnimi geni s približno 17 odstotkov 273 lokacij mineralne gostote kosti, pridobljenih iz GWAS, ki so jih raziskali.
To je privedlo do identifikacije dveh novih genov s potencialno "vzročno vlogo" pri osteoporozi: ING3 in EPDR1. Ekipa je potrdila močno vlogo genov s tem, da je pokazala, da njihovo utišanje ustavi osteoblaste iz nove kosti.
Raziskovalci ugotavljajo, da bi lahko bilo poleg njih še več "vzročnih genov". Opozarjajo pa tudi, da je različica, ki vodi do ING3 se močno nanaša na gostoto kosti v zapestju, ki je najpogostejše "mesto zloma pri otrocih".
Predlagajo nadaljnje študije bioloških poti, ki vključujejo ING3 lahko privede do novih načinov zdravljenja za krepitev kosti in preprečevanje zlomov.
On in njegova ekipa že sodelujejo z drugimi skupinami v CHOP in drugih ustanovah, da bi ustvarili "atlase" za različice genov za druge vrste celic. Te bi se morale izkazati za koristne za razvoj novih načinov zdravljenja številnih bolezni, vključno z "otroškimi raki, diabetesom in lupusom," pravi dr. Grant.
»Ugotovili smo dva nova gena, ki vplivata na celice, ki tvorijo kosti, pomembna za zlome in osteoporozo. Poleg tega bi lahko raziskovalne metode, ki smo jih uporabili, širše uporabili za druge bolezni z genetsko komponento. "
Struan F. A. Grant dr.
