Osteoporoosi: Uudet työkalut auttavat tunnistamaan mahdolliset riskigeenit
Tehokkaiden työkalujen yhdistelmä on auttanut tutkijoita tunnistamaan kaksi uutta geeniä, jotka voivat vaikuttaa osteoporoosiin niiden vaikutuksella luun tiheyteen. Löydö voi johtaa parempiin hoitoihin luun heikkenemiseen.
Philadelphian lasten sairaalan (CHOP) tutkijoiden Pennsylvaniassa tekemässä tutkimuksessa korostetaan perimän 3D-maantieteen ymmärtämisen merkitystä sairautta aiheuttavien geenien paikantamisessa.
Tiimi huomauttaa, että DNA-muunnosten tai erojen tunnistaminen sairauksien takana ei välttämättä riitä taudin aiheuttavien geenien paikantamiseen. Esimerkiksi variantit voivat olla geenien laukaisijoita genomin muissa osissa.
Lehdessä nyt esiintyvässä lehdessä LuontoviestintäTutkijat kuvaavat kuinka he tutkivat DNA: n 3D-maantiedettä luun muodostavissa soluissa löytääkseen geenit, jotka saattavat vaikuttaa luun mineraalitiheyteen.
He ehdottavat, että heidän menetelmänsä voivat myös auttaa tutkimaan muita geneettisiä olosuhteita, mukaan lukien lasten sairaudet.
"Genomin maantiede ei ole lineaarinen", sanoo toisen tutkimuksen kirjoittaja Struan F. A. Grant Ph.D., joka on CHOP: n Spatial and Functional Genomics Centerin johtaja.
"Koska DNA on taitettu kromosomeihin", hän selittää, "genomin osat voivat joutua fyysiseen kosketukseen, mikä mahdollistaa keskeiset biologiset vuorovaikutukset, jotka vaikuttavat geenin ilmentymiseen. Siksi tutkimme genomin kolmiulotteista rakennetta. "
Osteoporoosi ja genomi
Osteoporoosi on sairaus, joka heikentää luita asteittain ja lisää murtumariskiä erityisesti ranteessa, selkärangassa ja lonkassa.
Luukudos on elossa ja lisää jatkuvasti uuden luun ja poistaa vanhan luun. Lapsuudessa prosessi suosii uuden kudoksen muodostumista, jolloin luut voivat kasvaa ja vahvistaa.
Ihmisten iän myötä luunmuodostus huipentuu ja jää jälkeenpäin luiden poiston taakse, minkä seurauksena luut vähenevät asteittain vähemmän ja tiheämpiä.
National Institutes of Health (NIH) arvioi, että Yhdysvalloissa on yli 53 miljoonaa ihmistä, joilla on jo osteoporoosi tai joilla on suuri riski kehittää sitä matalan luun mineraalitiheyden vuoksi.
Tutkijat selvittivät ihmisen genomin yli 10 vuotta sitten. Siitä lähtien monet genominlaajuiset assosiaatiotutkimukset (GWAS) ovat tunnistaneet variantteja tai DNA: n rakennuspalikkasekvenssejä, jotka ovat yleisempiä ihmisillä, joilla on tiettyjä sairauksia.
Grant ja hänen kollegansa toteavat tutkimuksessaan, että osteoporoosilla on "olennainen geneettinen komponentti".
He kuitenkin selittävät, että vaikka GWAS on paljastanut DNA-variantteja, jotka "liittyvät voimakkaasti luun mineraalitiheyteen", tämä ei ole sama kuin sellaisten geenien löytäminen, jotka todella kontrolloivat luun muodostumisprosessia.
3D-muunnos geenikartoitukseen
Joten heidän tutkimuksensa tarkoituksena oli käyttää GWAS-johdettuja luun mineraalitiheysvarianttien sijainteja korkean resoluution 3D-muunnoksessa "variantti-geeni-kartoitus" ihmisen osteoblasteissa, jotka ovat uuden luun soluja.
Tämä harjoitus sisälsi kromosomien tiukasti taitetun ja pakatun DNA: n 3D-maantieteellisen analyysin. Käyttämällä erityistä "spatiaalisen genomiikan" tekniikkaa joukkue pystyi kartoittamaan "genominlaajuiset vuorovaikutukset" GWAS-johdettujen luun mineraalitiheysvarianttien ja muun genomin välillä.
Tätä tehdessään he havaitsivat "johdonmukaiset kontaktit" potentiaalisiin syy-geeneihin noin 17 prosentista tutkituista 273 GWAS-johdetusta luun mineraalitiheydestä.
Tämä johti kahden uuden geenin tunnistamiseen, joilla voi olla "kausaalinen rooli" osteoporoosissa: ING3 ja EPDR1. Tiimi vahvisti geenien vahvan roolin osoittamalla, että niiden hiljentäminen estää osteoblasteja muodostamasta uutta luita.
Tutkijat huomauttavat, että näiden lisäksi voi olla enemmän "syy-geenejä". He huomauttavat kuitenkin myös, että muunnos, johon linkki ING3 liittyy voimakkaasti luun tiheyteen ranteessa, joka on yleisin “murtumapaikka lapsilla”.
He ehdottavat, että lisätutkimuksia biologisista reiteistä, joihin liittyy ING3 voi johtaa uusiin hoitoihin luun vahvistamiseksi ja murtumien estämiseksi.
Hän ja hänen tiiminsä työskentelevät jo muiden ryhmien kanssa CHOP: ssa ja muissa instituutioissa luodakseen muunnoksesta geeniin "atlasia" muun tyyppisille soluille. Niiden pitäisi osoittautua arvokkaiksi uusien sairauksien, kuten "lasten syöpien, diabeteksen ja lupuksen," kehittämisessä, sanoo tohtori Grant.
”Olemme tunnistaneet kaksi uutta geeniä, jotka vaikuttavat murtumien ja osteoporoosin kannalta merkityksellisiin luun muodostaviin soluihin. Lisäksi käyttämiämme tutkimusmenetelmiä voitaisiin soveltaa laajemmin muihin sairauksiin, joilla on geneettinen komponentti. "
Struan F.A. Grant Ph.D.
