Osteoporóza: Nové nástroje pomáhajú presne určiť potenciálne rizikové gény
Kombinácia výkonných nástrojov pomohla vedcom identifikovať dva nové gény, ktoré by svojim účinkom na kostnú denzitu mohli prispieť k osteoporóze. Zistenie by mohlo viesť k lepšej liečbe choroby oslabujúcej kosti.
Štúdia vedcov z Detskej nemocnice vo Philadelphii (CHOP) v Pensylvánii zdôrazňuje dôležitosť porozumenia 3D geografie genómu pri lokalizácii génov, ktoré spôsobujú choroby.
Tím poukazuje na to, že identifikácia variantov DNA alebo rozdielov v pozadí chorôb nie je nevyhnutne dostatočná na lokalizáciu génov, ktoré ochorenie spôsobujú. Varianty by napríklad mohli byť spúšťačmi génov v iných častiach genómu.
V príspevku, ktorý je teraz v časopise Komunikácia o prírode, vedci popisujú, ako skúmali 3D geografiu DNA v bunkách tvoriacich kosti, aby našli gény, ktoré by mohli ovplyvniť minerálnu hustotu kostí.
Tvrdia, že ich metódy by mohli pomôcť pri štúdiu ďalších genetických stavov vrátane pediatrických chorôb.
„Geografia genómu nie je lineárna,“ hovorí spoluautor štúdie Struan F. A. Grant Ph.D., ktorý je riaditeľom Centra priestorovej a funkčnej genomiky CHOP.
„Pretože DNA je zložená do chromozómov,“ vysvetľuje, „časti genómu môžu prísť do fyzického kontaktu, čo umožňuje kľúčové biologické interakcie, ktoré ovplyvňujú spôsob expresie génu. Preto študujeme trojrozmernú štruktúru genómu. “
Osteoporóza a genóm
Osteoporóza je ochorenie, ktoré postupne oslabuje kosti a zvyšuje riziko zlomenín, najmä v oblasti zápästia, chrbtice a bedier.
Kostné tkanivo je živé a neustále pridáva nové kosti a odstraňuje staré kosti. V detstve tento proces uprednostňuje tvorbu nového tkaniva a umožňuje rast a spevnenie kostí.
Ako však ľudia starnú, tvorba kostí vrcholí a potom zaostáva čoraz viac za odstránením kostí, čo vedie k tomu, že kosti postupne ubúdajú a slabnú.
Národný inštitút zdravia (NIH) odhaduje, že v USA existuje viac ako 53 miliónov ľudí, ktorí už majú osteoporózu alebo sú vystavení vysokému riziku jej rozvoja kvôli nízkej kostnej minerálnej denzite.
Vedci odhalili ľudský genóm pred viac ako 10 rokmi. Od tej doby mnohé asociačné štúdie na celom genóme (GWAS) identifikovali varianty alebo sekvencie stavebných blokov v DNA, ktoré sú bežnejšie u ľudí s konkrétnymi chorobami.
Dr. Grant a jeho kolegovia vo svojej štúdii tvrdia, že osteoporóza má „podstatnú genetickú zložku“.
Ďalej však vysvetľujú, že hoci GWAS odhalili varianty DNA, ktoré sú „pevne spojené s kostnou minerálnou denzitou“, nie je to to isté ako nájdenie génov, ktoré skutočne riadia proces tvorby kostí.
3D „mapovanie variantov na gény“
Účelom ich štúdie bolo teda použitie umiestnení variantov kostnej minerálnej denzity odvodených od GWAS pri cvičení 3D „mapovanie variantov na gény“ s vysokým rozlíšením v ľudských osteoblastoch, čo sú bunky, ktoré vytvárajú novú kosť.
Toto cvičenie zahŕňalo analýzu 3D geografie pevne zloženej a zabalenej DNA v chromozómoch. Pomocou špeciálnej techniky „priestorovej genomiky“ bol tím schopný zmapovať „interakcie v celom genóme“ medzi variantmi kostnej minerálnej denzity odvodenými od GWAS a zvyškom genómu.
Pritom pozorovali „dôsledné kontakty“ s potenciálnymi kauzálnymi génmi z približne 17 percent z 273 miest minerálnej denzity kostí odvodených od GWAS, ktoré skúmali.
To viedlo k identifikácii dvoch nových génov s potenciálnou „príčinnou úlohou“ pri osteoporóze: ING3 a EPDR1. Tím potvrdil silnú úlohu génov demonštráciou, že ich umlčanie zastaví osteoblasty vo vytváraní nových kostí.
Vedci poznamenávajú, že okrem nich môže existovať aj viac „príčinných génov“. Poukazujú však tiež na to, že variant, na ktorý odkazuje ING3 silne súvisí s hustotou kostí v zápästí, čo je najbežnejšie „miesto zlomeniny u detí“.
Navrhujú, aby ďalšie štúdie týkajúce sa biologických dráh zahŕňali ING3 by mohlo viesť k novej liečbe na posilnenie kostí a zabránenie zlomeninám.
On a jeho tím už spolupracujú s ďalšími skupinami na CHOP a v iných inštitúciách na vytvorení „atlasov“ variantu pre gén pre ďalšie typy buniek. Mali by sa ukázať ako cenné pre vývoj nových spôsobov liečby mnohých chorôb, vrátane „detských rakovín, cukrovky a lupusu“, hovorí Dr. Grant.
„Identifikovali sme dva nové gény, ktoré ovplyvňujú bunky tvoriace kosti relevantné pre zlomeniny a osteoporózu. Ďalej by sa výskumné metódy, ktoré sme použili, mohli širšie uplatniť na iné choroby s genetickou zložkou. “
Struan F. A. Grant Ph.D.
