Osteoporoză: noi instrumente ajută la identificarea genelor potențiale de risc
O combinație de instrumente puternice a ajutat oamenii de știință să identifice două gene noi care ar putea contribui la osteoporoză prin efectul lor asupra densității osoase. Constatarea ar putea duce la tratamente mai bune pentru boala de slăbire a oaselor.
Studiul, realizat de cercetătorii de la Spitalul de Copii din Philadelphia (CHOP) din Pennsylvania, evidențiază importanța înțelegerii geografiei 3D a genomului în localizarea genelor care cauzează boli.
Echipa subliniază că identificarea variantelor sau diferențelor ADN din spatele bolilor nu este neapărat suficientă pentru a localiza genele care cauzează boala. Variantele, de exemplu, ar putea fi declanșatoare ale genelor din alte părți ale genomului.
Într-o lucrare care apare acum în jurnal Comunicări despre naturăCercetătorii descriu modul în care au sondat geografia 3D a ADN-ului în celulele care formează os pentru a localiza gene care ar putea influența densitatea minerală osoasă.
Ei sugerează că metodele lor ar putea ajuta, de asemenea, la studierea altor afecțiuni genetice, inclusiv a bolilor pediatrice.
„Geografia genomului nu este liniară”, spune autorul co-senior al studiului Struan F. A. Grant Ph.D., care este director al Centrului pentru Genomică Spațială și Funcțională de la CHOP.
Deoarece ADN-ul este pliat în cromozomi, explică el, părți ale genomului pot intra în contact fizic, permițând interacțiuni biologice cheie care afectează modul în care este exprimată o genă. De aceea, studiem structura tridimensională a genomului ".
Osteoporoza și genomul
Osteoporoza este o boală care slăbește progresiv oasele și crește riscul de fracturi, în special la încheietura mâinii, coloanei vertebrale și șold.
Țesutul osos este viu și adaugă permanent os nou și îndepărtează osul vechi. În copilărie, procesul favorizează formarea de țesut nou, permițând oaselor să crească și să devină mai puternice.
Cu toate acestea, pe măsură ce oamenii îmbătrânesc, formarea osoasă atinge vârfurile și apoi rămâne din ce în ce mai mult în urma îndepărtării oaselor, rezultând că oasele devin progresiv mai puțin dense și mai slabe.
Institutele Naționale de Sănătate (NIH) estimează că există mai mult de 53 de milioane de oameni în Statele Unite care au deja osteoporoză sau prezintă un risc ridicat de ao dezvolta din cauza densității minerale osoase scăzute.
Oamenii de știință au dezvăluit genomul uman în urmă cu mai bine de 10 ani. De atunci, multe studii de asociere la nivel de genom (GWAS) au identificat variante sau secvențe de blocare în ADN, care sunt mai frecvente la persoanele cu anumite boli.
În lucrarea lor de studiu, Dr. Grant și colegii săi afirmă că osteoporoza are „o componentă genetică esențială”.
Cu toate acestea, ei continuă să explice că, deși GWAS au descoperit variante de ADN care sunt „asociate robust cu densitatea minerală osoasă”, acest lucru nu este același lucru cu găsirea genelor care controlează efectiv procesul de formare a oaselor.
„Cartografiere variantă-genă” 3D
Deci, scopul studiului lor a fost de a utiliza locații derivate din GWAS ale variantelor de densitate minerală osoasă într-un exercițiu 3D de înaltă rezoluție, „variantă-genă”, la osteoblastele umane, care sunt celule care fac os nou.
Acest exercițiu a implicat analiza geografiei 3D a ADN-ului strâns pliat și ambalat în cromozomi. Folosind o tehnică specială de „genomică spațială”, echipa a reușit să mapeze „interacțiunile la nivelul genomului” între variantele de densitate minerală osoasă derivate din GWAS și restul genomului.
Făcând acest lucru, au observat „contacte consistente” cu potențialele gene cauzale de la aproximativ 17% din cele 273 de locații de densitate minerală osoasă derivate din GWAS pe care le-au investigat.
Acest lucru a condus la identificarea a două gene noi cu un potențial „rol cauzal” în osteoporoză: ING3 și EPDR1. Echipa a confirmat rolul puternic al genelor, demonstrând că reducerea la tăcere a acestora împiedică osteoblastele să formeze os nou.
Cercetătorii observă că ar putea exista mai multe „gene cauzale” în plus față de acestea. Cu toate acestea, ei subliniază, de asemenea, că varianta la care se leagă ING3 se leagă puternic de densitatea osului la încheietura mâinii, care este cel mai frecvent „loc de fractură la copii”.
Ei sugerează studii ulterioare asupra căilor biologice care implică ING3 ar putea duce la noi tratamente pentru întărirea oaselor și prevenirea fracturilor.
El și echipa sa lucrează deja cu alte grupuri la CHOP și la alte instituții pentru a crea variante-gene „atlase” pentru alte tipuri de celule. Acestea ar trebui să se dovedească valoroase pentru dezvoltarea de noi tratamente pentru multe boli, inclusiv „cancerele pediatrice, diabetul și lupusul”, spune dr. Grant.
Am identificat doua gene noi care afecteaza celulele formatoare de os relevante pentru fracturi si osteoporoza. Mai mult, metodele de cercetare pe care le-am folosit ar putea fi aplicate mai larg la alte boli cu o componentă genetică. ”
Struan F. A. Grant Ph.D.
