Osteoporoza: Novi alati pomažu u utvrđivanju potencijalnih gena rizika
Kombinacija moćnih alata pomogla je znanstvenicima da identificiraju dva nova gena koja bi svojim učinkom na gustoću kostiju mogla pridonijeti osteoporozi. Nalaz bi mogao dovesti do boljeg liječenja bolesti slabljenja kostiju.
Uskoro će biti moguće predvidjeti osteoporozu prije nego što se razvije.Studija, koju su proveli istraživači iz Dječje bolnice Philadelphia (CHOP) u Pennsylvaniji, naglašava važnost razumijevanja 3D geografije genoma u lociranju gena koji uzrokuju bolesti.
Tim ističe da identificiranje DNK inačica ili razlika iza bolesti nije nužno dovoljno za lociranje gena koji uzrokuju bolest. Na primjer, varijante mogu biti pokretači gena u drugim dijelovima genoma.
U radu koji je sada u časopisu Prirodne komunikacije, istraživači opisuju kako su istraživali 3D geografiju DNA u stanicama koje tvore kosti kako bi pronašli gene koji bi mogli utjecati na mineralnu gustoću kostiju.
Sugeriraju da bi njihove metode mogle pomoći i u proučavanju drugih genetskih stanja, uključujući dječje bolesti.
"Geografija genoma nije linearna", kaže dr. Autor Struan F. A. Grant, koji je ravnatelj Centra za prostornu i funkcionalnu genomiku pri CHOP-u.
„Budući da je DNA presavijena u kromosome“, objašnjava, „dijelovi genoma mogu doći u fizički kontakt, omogućujući ključne biološke interakcije koje utječu na ekspresiju gena. Zato proučavamo trodimenzionalnu strukturu genoma. "
Osteoporoza i genom
Osteoporoza je bolest koja progresivno slabi kosti i povećava rizik od prijeloma, posebno u zapešću, kralježnici i kuku.
Koštano tkivo je živo i neprestano dodaje novu kost i uklanja staru kost. U djetinjstvu taj proces pogoduje stvaranju novog tkiva, omogućujući kosti da raste i jača.
Međutim, kako ljudi stare, formacija kostiju doseže vrhunac, a zatim sve više zaostaje za uklanjanjem kostiju, što rezultira time da kosti postaju sve manje guste i sve slabije.
Nacionalni institut za zdravstvo (NIH) procjenjuje da u Sjedinjenim Državama postoji više od 53 milijuna ljudi koji već imaju osteoporozu ili im prijeti visok rizik zbog niske mineralne gustoće kostiju.
Znanstvenici su ljudski genom razotkrili prije više od 10 godina. Od tada su mnoga ispitivanja povezanosti genoma (GWAS) identificirala varijante ili sekvence gradivnih blokova u DNK, koje su češće u ljudi s određenim bolestima.
U svom studijskom radu dr. Grant i njegovi kolege navode da osteoporoza ima "bitnu genetsku komponentu".
Međutim, nastavljaju objašnjavati da iako su GWAS otkrili DNK inačice koje su "robusno povezane s mineralnom gustoćom kostiju", to nije isto kao pronalaženje gena koji zapravo kontroliraju proces stvaranja kostiju.
3D "mapiranje varijante u gen"
Dakle, svrha njihove studije bila je koristiti lokacije varijanti mineralne gustoće kostiju izvedene iz GWAS-a u 3D vježbi "mapiranje varijante u gen" visoke rezolucije u ljudskim osteoblastima, koji su stanice koje stvaraju novu kost.
Ova vježba uključivala je analizu 3D geografije čvrsto savijene i spakirane DNA unutar kromosoma. Koristeći posebnu tehniku "prostorne genomike", tim je uspio mapirati "interakcije širom genoma" između inačica mineralne gustoće kostiju izvedenih iz GWAS-a i ostatka genoma.
Radeći to, primijetili su "konzistentne kontakte" s potencijalnim uzročnim genima s oko 17 posto od 273 mjesta dobivenih od GWAS mineralne gustoće kostiju koja su istraživali.
To je dovelo do identifikacije dva nova gena s potencijalnom „uzročnom ulogom“ u osteoporozi: ING3 i EPDR1. Tim je potvrdio snažnu ulogu gena demonstrirajući da njihovo utišavanje zaustavlja osteoblaste u stvaranju nove kosti.
Istraživači primjećuju da bi uz njih moglo postojati još "uzročnih gena". Međutim, također ističu da varijanta koja vodi na ING3 snažno se odnosi na gustoću kostiju u zapešću, koje je najčešće "mjesto prijeloma u djece".
Predlažu daljnje studije o biološkim putovima koji uključuju ING3 mogao dovesti do novih tretmana za jačanje kostiju i sprečavanje prijeloma.
On i njegov tim već rade s drugim skupinama u CHOP-u i u drugim institucijama kako bi stvorili varijante gena "atlase" za druge tipove stanica. Oni bi se trebali pokazati vrijednima za razvoj novih načina liječenja mnogih bolesti, uključujući "dječje karcinome, dijabetes i lupus", kaže dr. Grant.
„Identificirali smo dva nova gena koja utječu na stanice koje formiraju kosti relevantne za prijelome i osteoporozu. Nadalje, metode istraživanja koje smo koristili mogle bi se šire primijeniti na druge bolesti s genetskom komponentom. "
Struan F. A. Grant dr. Sc.