Osteoporóza: Nové nástroje pomáhají přesně určit potenciální rizikové geny
Kombinace výkonných nástrojů pomohla vědcům identifikovat dva nové geny, které by mohly svým účinkem na kostní hustotu přispět k osteoporóze. Nález by mohl vést k lepší léčbě nemoci oslabující kosti.
Studie, kterou provedli vědci z dětské nemocnice ve Filadelfii (CHOP) v Pensylvánii, zdůrazňuje význam porozumění 3D geografii genomu při lokalizaci genů způsobujících onemocnění.
Tým poukazuje na to, že identifikace variant DNA nebo rozdílů za chorobami nemusí nutně stačit k lokalizaci genů, které onemocnění způsobují. Varianty by například mohly být spouštěči genů v jiných částech genomu.
V příspěvku, který nyní figuruje v deníku Příroda komunikace, vědci popisují, jak zkoumali 3D geografii DNA v buňkách tvořících kosti, aby našli geny, které by mohly ovlivnit minerální hustotu kostí.
Navrhují, že jejich metody by mohly také pomoci při studiu dalších genetických stavů, včetně pediatrických onemocnění.
„Geografie genomu není lineární,“ říká spoluautor studie Struan F. A. Grant Ph.D., který je ředitelem Centra pro prostorovou a funkční genomiku CHOP.
„Protože DNA je složena do chromozomů,“ vysvětluje, „části genomu mohou přijít do fyzického kontaktu, což umožňuje klíčové biologické interakce, které ovlivňují způsob exprese genu. Proto studujeme trojrozměrnou strukturu genomu. “
Osteoporóza a genom
Osteoporóza je onemocnění, které postupně oslabuje kosti a zvyšuje riziko zlomenin, zejména v oblasti zápěstí, páteře a kyčle.
Kostní tkáň je naživu a neustále přidává novou kost a odstraňuje starou kost. V dětství tento proces upřednostňuje tvorbu nové tkáně a umožňuje růst a zesílení kostí.
Jak však lidé stárnou, tvorba kostí vrcholí a poté stále více a více zaostává za odstraněním kostí, takže kosti postupně ubývají a slabnou.
Národní instituty zdraví (NIH) odhadují, že ve Spojených státech žije více než 53 milionů lidí, kteří již mají osteoporózu nebo jsou vystaveni vysokému riziku jejího vzniku kvůli nízké hustotě kostních minerálů.
Vědci odhalili lidský genom před více než 10 lety. Od té doby mnoho asociačních studií v celém genomu (GWAS) identifikovalo varianty nebo sekvence stavebních bloků v DNA, které jsou častější u lidí s konkrétními chorobami.
Ve své studijní práci Dr. Grant a jeho kolegové uvádějí, že osteoporóza má „základní genetickou složku“.
Dále však vysvětlují, že zatímco GWAS odkryly varianty DNA, které jsou „silně spojeny s kostní minerální hustotou“, není to totéž jako najít geny, které skutečně řídí proces tvorby kostí.
3D „mapování variant na gen“
Účelem jejich studie tedy bylo použít umístění variant kostní minerální hustoty odvozených od GWAS ve cvičení 3D „mapování variant na gen“ s vysokým rozlišením v lidských osteoblastech, což jsou buňky, které tvoří novou kost.
Toto cvičení zahrnovalo analýzu 3D geografie pevně složené a zabalené DNA v chromozomech. Pomocí speciální techniky „prostorové genomiky“ byl tým schopen zmapovat „interakce v celém genomu“ mezi variantami kostní minerální hustoty odvozenými od GWAS a zbytkem genomu.
Při tom pozorovali „konzistentní kontakty“ s potenciálními kauzálními geny z přibližně 17 procent z 273 míst kostní minerální hustoty odvozených od GWAS, která zkoumali.
To vedlo k identifikaci dvou nových genů s potenciální „příčinnou rolí“ v osteoporóze: ING3 a EPDR1. Tým potvrdil silnou roli genů tím, že prokázal, že jejich umlčení zastaví osteoblasty ve vytváření nové kosti.
Vědci poznamenávají, že kromě těchto může existovat i více „příčinných genů“. Zdůrazňují však také, že varianta, na kterou odkazuje ING3 silně souvisí s hustotou kostí v zápěstí, což je nejčastější „místo zlomeniny u dětí“.
Navrhují, aby byly zahrnuty další studie biologických cest ING3 může vést k nové léčbě k posílení kostí a prevenci zlomenin.
On a jeho tým již pracují s dalšími skupinami v CHOP a v jiných institucích na vytvoření „atlasů“ variant pro gen pro jiné typy buněk. Ty by se měly ukázat jako cenné pro vývoj nových způsobů léčby mnoha nemocí, včetně „dětské rakoviny, cukrovky a lupusu“, říká Dr. Grant.
"Identifikovali jsme dva nové geny, které ovlivňují kosti tvořící buňky relevantní pro zlomeniny a osteoporózu." Navíc by výzkumné metody, které jsme použili, mohly být aplikovány v širším měřítku na další nemoci s genetickou složkou. “
Struan F. A. Grant Ph.D.
