Остеопороз: Нові засоби допомагають точно визначити потенційні гени ризику
Поєднання потужних інструментів допомогло вченим визначити два нові гени, які можуть сприяти розвитку остеопорозу завдяки їх впливу на щільність кісток. Висновок може призвести до кращого лікування хвороби, що послаблює кісткову тканину.
Дослідження, проведене дослідниками дитячої лікарні Філадельфії (CHOP) у Пенсільванії, підкреслює важливість розуміння тривимірної географії геному у пошуку генів, що викликають захворювання.
Команда зазначає, що виявлення варіантів ДНК або відмінностей, що лежать в основі захворювань, не обов’язково достатньо для визначення генів, що викликають захворювання. Наприклад, варіанти можуть бути тригерами генів в інших частинах геному.
У статті, яка зараз є в журналі Природні комунікації, дослідники описують, як вони досліджували 3D-географію ДНК у кісткоутворюючих клітинах, щоб знайти гени, які можуть впливати на мінеральну щільність кісток.
Вони припускають, що їх методи можуть також допомогти вивчити інші генетичні стани, включаючи дитячі захворювання.
«Географія геному не є лінійною, - говорить доктор досліджень Струан Ф. А. Грант, який є директором Центру просторової та функціональної геноміки CHOP.
«Оскільки ДНК складається в хромосоми, - пояснює він, - частини геному можуть вступати у фізичний контакт, забезпечуючи ключові біологічні взаємодії, які впливають на те, як ген експресується. Ось чому ми вивчаємо тривимірну структуру геному ".
Остеопороз і геном
Остеопороз - це захворювання, яке поступово послаблює кістки та збільшує ризик переломів, особливо в області зап’ястя, хребта та стегна.
Кісткова тканина жива і постійно додає нову кістку і видаляє стару кістку. У дитинстві процес сприяє утворенню нової тканини, дозволяючи кісткам рости і зміцнюватися.
Однак у міру того, як люди старіють, формування кісткової тканини досягає максимуму, а потім все більше відстає від видалення кістки, в результаті чого кістки поступово стають менш щільними і слабшими.
Національний інститут охорони здоров’я (NIH) підрахував, що у США понад 53 мільйони людей, які вже хворіють на остеопороз або мають високий ризик його розвитку через низьку мінеральну щільність кісток.
Вчені розгадали геном людини більше 10 років тому. З тих пір у багатьох дослідженнях асоціацій, пов’язаних із геномами (GWAS), було виявлено варіанти або послідовності будівельних блоків у ДНК, які частіше зустрічаються у людей з певними захворюваннями.
У своїй навчальній роботі доктор Грант та його колеги заявляють, що остеопороз має "важливу генетичну складову".
Однак вони продовжують пояснювати, що, хоча GWAS виявили варіанти ДНК, які "міцно пов'язані з мінеральною щільністю кісток", це не те саме, що знайти гени, які насправді контролюють процес кісткоутворення.
3D «картографування варіант-ген»
Отже, метою їх дослідження було використовувати отримані від GWAS локації варіантів мінеральної щільності кісткової тканини у вправі 3D «картографування варіанта до гена» з високою роздільною здатністю в остеобластах людини, які є клітинами, що утворюють нову кістку.
Ця вправа включала аналіз 3D-географії щільно складеної та упакованої ДНК в хромосомах. Використовуючи спеціальну техніку «просторової геноміки», команда змогла скласти карту «загальногеномних взаємодій» між варіантами мінеральної щільності кісткової тканини, що походять від GWAS, та рештою геному.
Роблячи це, вони спостерігали "послідовні контакти" з потенційними причинно-наслідковими генами приблизно з 17 відсотків з 273 місцеположень мінеральної щільності кісток, отриманих GWAS, які вони досліджували.
Це призвело до ідентифікації двох нових генів з потенційною «причинною роллю» при остеопорозі: ING3 і EPDR1. Команда підтвердила сильну роль генів, продемонструвавши, що мовчання їх зупиняє остеобласти від утворення нової кістки.
Дослідники зазначають, що на додаток до них може бути більше "причинних генів". Однак вони також зазначають, що варіант, який посилається на ING3 сильно пов'язане з щільністю кістки в зап'ясті, яка є найпоширенішим "місцем перелому у дітей".
Вони пропонують проводити подальші дослідження біологічних шляхів ING3 може призвести до нових методів лікування для зміцнення кісток та запобігання переломів.
Він та його команда вже працюють з іншими групами в CHOP та в інших закладах над створенням "атласів" варіантів до генів для інших типів клітин. Вони повинні виявитися цінними для розробки нових методів лікування багатьох захворювань, включаючи "дитячий рак, діабет та вовчак", - каже доктор Грант.
«Ми виявили два нові гени, які впливають на кісткоутворюючі клітини, що стосуються переломів та остеопорозу. Крім того, використовувані нами методи дослідження можуть бути застосовані ширше до інших захворювань з генетичним компонентом ".
Струан Ф. А. Грант, доктор філософії
