Osteoporose: Nye verktøy hjelper med å finne potensielle risikogener
En kombinasjon av kraftige verktøy har hjulpet forskere med å identifisere to nye gener som kan bidra til osteoporose gjennom deres effekt på bentetthet. Funnet kan føre til bedre behandlinger for den bein-svekkende sykdommen.
Studien, av forskere ved Children’s Hospital of Philadelphia (CHOP) i Pennsylvania, understreker viktigheten av å forstå genomet 3D-geografi for å finne gener som forårsaker sykdom.
Teamet påpeker at å identifisere DNA-varianter, eller forskjeller bak sykdommer, ikke nødvendigvis er nok til å finne genene som forårsaker sykdommen. Variantene kan for eksempel være utløsere av gener i andre deler av genomet.
I et papir som nå står i tidsskriftet Naturkommunikasjon, beskriver forskerne hvordan de undersøkte 3D-geografi av DNA i beindannende celler for å finne gener som kan påvirke bentettheten.
De antyder at metodene deres også kan bidra til å studere andre genetiske tilstander, inkludert barnesykdommer.
"Geografien til genomet er ikke lineær," sier forfatter Struan F. A. Grant Ph.D., som er direktør for Center for Spatial and Functional Genomics ved CHOP.
“Fordi DNA er brettet til kromosomer,” forklarer han, “kan deler av genomet komme i fysisk kontakt, noe som muliggjør viktige biologiske interaksjoner som påvirker hvordan et gen uttrykkes. Det er derfor vi studerer genomets tredimensjonale struktur. "
Osteoporose og genomet
Osteoporose er en sykdom som gradvis svekker beinene og øker risikoen for brudd, spesielt i håndleddet, ryggraden og hoften.
Benvev er i live og tilfører kontinuerlig nytt bein og fjerner gammelt bein. I barndommen favoriserer prosessen dannelsen av nytt vev, slik at bein kan vokse og bli sterkere.
Imidlertid, når folk eldes, topper beindannelsen seg og henger lenger og lenger bak beinfjerning, med det resultat at bein blir gradvis mindre tette og svakere.
National Institutes of Health (NIH) anslår at det er mer enn 53 millioner mennesker i USA som allerede har osteoporose eller har høy risiko for å utvikle det på grunn av lav bentetthet.
Forskere avslørte det menneskelige genomet for mer enn 10 år siden. Siden den gang har mange genomdekkende foreningsstudier (GWAS) identifisert varianter, eller byggesteinssekvenser i DNA, som er mer vanlig hos mennesker med spesielle sykdommer.
I studien oppgir Dr. Grant og hans kolleger at osteoporose har "en viktig genetisk komponent."
Imidlertid fortsetter de med å forklare at mens GWAS har avdekket DNA-varianter som "er sterkt assosiert med beinmineraltetthet", er dette ikke det samme som å finne genene som faktisk styrer den beindannende prosessen.
3D 'variant-til-gen-kartlegging'
Så, formålet med studien deres var å bruke GWAS-avledede steder av beinmineraltetthetsvarianter i en høyoppløselig, 3D "variant-til-gen-kartlegging" -øvelse i humane osteoblaster, som er celler som lager nytt bein.
Denne øvelsen involverte å analysere 3D-geografien til tett brettet og pakket DNA i kromosomer. Ved hjelp av en spesiell "romlig genomikk" -teknikk klarte teamet å kartlegge de "genomomfattende interaksjonene" mellom GWAS-avledede beinmineraltetthetsvarianter og resten av genomet.
Ved å gjøre dette observerte de "konsistente kontakter" til potensielle kausale gener fra rundt 17 prosent av de 273 GWAS-avledede beinmineraltetthetsstedene de undersøkte.
Dette førte til identifisering av to nye gener med en potensiell "årsaksrolle" i osteoporose: ING3 og EPDR1. Teamet bekreftet genenes sterke rolle ved å demonstrere at demping av dem hindrer osteoblaster i å danne nytt bein.
Forskerne bemerker at det kan være flere ”årsaksgener” i tillegg til disse. Imidlertid påpeker de også at varianten som lenker til ING3 relaterer sterkt til tettheten av bein i håndleddet, som er det vanligste "bruddstedet hos barn."
De foreslår at videre studier av biologiske veier involverer ING3 kan føre til nye behandlinger for å styrke bein og forhindre brudd.
Han og teamet hans jobber allerede med andre grupper ved CHOP og ved andre institusjoner for å lage variant-til-gen "atlas" for andre typer celler. Disse bør vise seg å være verdifulle for utviklingen av nye behandlinger for mange sykdommer, inkludert "kreft hos barn, diabetes og lupus", sier Dr. Grant.
“Vi har identifisert to nye gener som påvirker beindannende celler som er relevante for brudd og osteoporose. Videre kan forskningsmetodene vi brukte brukes bredere på andre sykdommer med en genetisk komponent. ”
Struan F. A. Grant Ph.D.
