Osteoporoze: jauni rīki palīdz precīzi noteikt potenciālos riska gēnus
Spēcīgu rīku kombinācija ir palīdzējusi zinātniekiem identificēt divus jaunus gēnus, kas varētu veicināt osteoporozi, pateicoties to ietekmei uz kaulu blīvumu. Atklājums varētu izraisīt labāku kaulu vājināšanās slimības ārstēšanu.
Pētījums, kuru veica Pensilvānijas Filadelfijas Bērnu slimnīcas (CHOP) pētnieki, uzsver genoma 3D ģeogrāfijas izpratnes nozīmi slimību izraisošo gēnu atrašanā.
Komanda norāda, ka DNS variantu vai atšķirību identificēšana aiz slimībām nav obligāti pietiekama, lai atrastu slimību izraisošos gēnus. Piemēram, varianti varētu būt gēnu izraisītāji citās genoma daļās.
Papīrā, kas tagad parādās žurnālā Dabas komunikācijas, pētnieki apraksta, kā viņi pārbaudīja DNS 3D ģeogrāfiju kaulu veidojošās šūnās, lai atrastu gēnus, kas varētu ietekmēt kaulu minerālo blīvumu.
Viņi ierosina, ka viņu metodes varētu palīdzēt pētīt arī citus ģenētiskos apstākļus, tostarp bērnu slimības.
"Genoma ģeogrāfija nav lineāra," saka līdzpriekšsēdētājs Struan F. A. Grant Ph.D., kurš ir CHOP Telpiskās un funkcionālās genomikas centra direktors.
"Tā kā DNS ir salocīta hromosomās," viņš paskaidro, "genoma daļas var nonākt fiziskā saskarē, ļaujot galvenajām bioloģiskajām mijiedarbībām, kas ietekmē gēna ekspresiju. Tāpēc mēs pētām genoma trīsdimensiju struktūru. ”
Osteoporoze un genoms
Osteoporoze ir slimība, kas pakāpeniski vājina kaulus un palielina lūzumu risku, īpaši plaukstas, mugurkaula un gūžas locītavās.
Kaulu audi ir dzīvi un pastāvīgi pievieno jaunu kaulu un noņem veco kaulu. Bērnībā process veicina jaunu audu veidošanos, ļaujot kauliem augt un nostiprināties.
Tomēr, cilvēkiem novecojot, kaulu veidošanās sasniedz maksimumu un pēc tam arvien vairāk atpaliek no kaulu noņemšanas, kā rezultātā kauli pakāpeniski kļūst mazāk blīvi un vājāki.
Nacionālie veselības institūti (NIH) lēš, ka Amerikas Savienotajās Valstīs ir vairāk nekā 53 miljoni cilvēku, kuriem jau ir osteoporoze vai kuriem ir augsts risks to attīstīt zemā kaulu minerālā blīvuma dēļ.
Zinātnieki cilvēka genomu atšķetināja vairāk nekā pirms 10 gadiem. Kopš tā laika daudzos genoma mēroga asociācijas pētījumos (GWAS) ir identificēti varianti vai DNS bloku secības, kas biežāk sastopami cilvēkiem ar noteiktām slimībām.
Pētījumā Grants un viņa kolēģi apgalvo, ka osteoporozei ir “būtiska ģenētiskā sastāvdaļa”.
Tomēr viņi turpina paskaidrot, ka, lai gan GWAS ir atklājuši DNS variantus, kas "stingri saistīti ar kaulu minerālo blīvumu", tas nav tas pats, kas atrast gēnus, kas faktiski kontrolē kaulu veidošanās procesu.
3D “kartēšana no varianta uz gēnu”
Tātad viņu pētījuma mērķis bija izmantot GWAS atvasinātas kaulu minerālā blīvuma variantu vietas augstas izšķirtspējas, 3D “variantu – gēnu kartēšanas” vingrinājumā cilvēka osteoblastos, kas ir šūnas, kas veido jaunu kaulu.
Šis uzdevums ietvēra cieši salocītas un iesaiņotas DNS 3D ģeogrāfijas analīzi hromosomās. Izmantojot īpašu “telpiskās genomikas” tehniku, komanda spēja kartēt “visa genoma mijiedarbību” starp GWAS atvasinātajiem kaulu minerālu blīvuma variantiem un pārējo genomu.
To darot, viņi novēroja "konsekventus kontaktus" ar iespējamiem cēloņsakarības gēniem no aptuveni 17 procentiem no 273 GWAS atvasinātajiem kaulu minerālu blīvuma vietām, ko viņi pētīja.
Tas ļāva identificēt divus jaunus gēnus ar potenciālu “cēloņsakarību” osteoporozes gadījumā: ING3 un EPDR1. Komanda apstiprināja gēnu spēcīgo lomu, parādot, ka to apklusināšana aptur osteoblastus no jauna kaula veidošanās.
Pētnieki atzīmē, ka papildus tiem varētu būt vairāk “cēloņu gēnu”. Tomēr viņi arī norāda, ka variants, uz kuru ir saite ING3 ir cieši saistīts ar kaulu blīvumu plaukstas locītavā, kas ir visizplatītākā “lūzuma vieta bērniem”.
Viņi ierosina veikt turpmākus pētījumus par bioloģiskajiem ceļiem, kas saistīti ar ING3 var novest pie jaunām ārstēšanas metodēm, lai stiprinātu kaulu un novērstu lūzumus.
Viņš un viņa komanda jau strādā ar citām grupām CHOP un citās iestādēs, lai izveidotu variantu-gēnu “atlantus” cita veida šūnām. Tiem vajadzētu izrādīties vērtīgi, izstrādājot jaunas ārstēšanas metodes daudzām slimībām, tostarp "bērnu vēzi, diabētu un vilkēdi", saka Dr Grants.
"Mēs esam identificējuši divus jaunus gēnus, kas ietekmē kaulu veidojošās šūnas, kas attiecas uz lūzumiem un osteoporozi. Turklāt mūsu izmantotās pētījumu metodes varētu plašāk pielietot citām slimībām ar ģenētisko komponentu. ”
Struan F. A. Grant Ph.D.
