Osteoporoos: uued tööriistad aitavad täpsustada võimalikke riskigeene
Võimas tööriistade kombinatsioon on aidanud teadlastel tuvastada kaks uut geeni, mis võivad luutihedusele avalduva mõju kaudu aidata kaasa osteoporoosile. See leid võib viia luude nõrgenemise haiguse parema ravini.
Pennsylvania Philadelphia lastehaigla (CHOP) teadlaste uuring tõi esile genoomi 3D-geograafia mõistmise tähtsuse haigusi põhjustavate geenide leidmisel.
Meeskond juhib tähelepanu sellele, et haiguste taga olevate DNA variantide või erinevuste tuvastamine ei ole tingimata piisav, et leida haigust põhjustavad geenid. Näiteks võivad variandid olla genoomi käivitajad genoomi teistes osades.
Paberis, mis nüüd ajakirjas ilmub Looduskommunikatsioonkirjeldavad teadlased, kuidas nad uurisid luu moodustavate rakkude DNA 3D geograafiat, et leida geenid, mis võivad mõjutada luu mineraalset tihedust.
Nad pakuvad, et nende meetodid võivad aidata uurida ka teisi geneetilisi seisundeid, sealhulgas lastehaigusi.
"Genoomi geograafia ei ole lineaarne," ütleb uuringu kaasautor Struan F. A. Grant Ph.D., kes on CHOP-i ruumilise ja funktsionaalse genoomika keskuse direktor.
"Kuna DNA on volditud kromosoomideks," selgitab ta, "võivad genoomi osad puutuda füüsiliselt kokku, võimaldades peamisi bioloogilisi vastasmõjusid, mis mõjutavad geeni ekspresseerimist. Sellepärast uurime genoomi kolmemõõtmelist struktuuri. "
Osteoporoos ja genoom
Osteoporoos on haigus, mis nõrgendab luid järk-järgult ja suurendab luumurdude riski, eriti randmel, selgroolülides ja puusas.
Luukoe on elus ja lisab igavesti uue luu ja eemaldab vana luu. Lapsepõlves soosib protsess uue koe moodustumist, võimaldades luudel kasvada ja tugevneda.
Inimeste vananedes saab luu moodustumine siiski haripunkti ja jääb luu eemaldamisest aina kaugemale, mille tulemusel luud muutuvad järk-järgult vähem tihedamaks ja nõrgemaks.
Riiklike tervishoiuinstituutide (NIH) hinnangul on Ameerika Ühendriikides üle 53 miljoni inimese, kellel on juba osteoporoos või kellel on kõrge luu mineraalse tiheduse tõttu oht selle tekkeks.
Teadlased tegid inimese genoomi lahti rohkem kui 10 aastat tagasi. Sellest ajast alates on paljudes genoomi hõlmavates assotsiatsiooniuuringutes (GWAS) tuvastatud DNA-s olevad variandid ehk ehitusplokkide järjestused, mis on levinumad teatud haigustega inimestel.
Dr Grant ja tema kolleegid kinnitavad oma uurimistöös, et osteoporoosil on "oluline geneetiline komponent".
Kuid nad selgitavad, et kuigi GWAS on avastanud DNA variante, mis on "tugevalt seotud luude mineraalse tihedusega", ei ole see sama, mis leida geene, mis tegelikult kontrollivad luu moodustumise protsessi.
3D-variantide geenide kaardistamine
Niisiis oli nende uuringu eesmärk kasutada luu mineraalse tiheduse variantide GWAS-st tuletatud asukohti kõrge eraldusvõimega 3D-variandist geenidesse kaardistamise harjutuses inimese osteoblastides, mis on uue luu moodustavad rakud.
See harjutus hõlmas kromosoomides tihedalt volditud ja pakitud DNA 3D-geograafia analüüsimist. Spetsiaalse "ruumilise genoomika" tehnika abil suutis meeskond kaardistada "kogu genoomi hõlmavad koostoimed" GWAS-st saadud luu mineraalse tiheduse variantide ja ülejäänud genoomi vahel.
Seda tehes täheldasid nad "järjepidevaid kontakte" võimalike põhjuslike geenidega umbes 17 protsendil 273 GWAS-st saadud luu mineraalse tiheduse asukohast, mida nad uurisid.
See viis kahe uue geeni tuvastamiseni, kellel on osteoporoosis potentsiaalne „põhjuslik roll“: ING3 ja EPDR1. Meeskond kinnitas geenide tugevat rolli, näidates, et nende vaigistamine peatab osteoblastide uue luu moodustumise.
Teadlased märgivad, et lisaks neile võib olla veel „põhjuslikke geene“. Kuid nad osutavad ka sellele, et variant, millega see seondub ING3 on tugevalt seotud randme luutihedusega, mis on kõige levinum “laste murdumiskoht”.
Nad soovitavad teha täiendavaid uuringuid kaasavate bioloogiliste radade kohta ING3 võib viia uute ravimeetoditeni luu tugevdamiseks ja luumurdude ennetamiseks.
Ta ja tema meeskond töötavad juba teiste rühmade juures CHOP-is ja teistes institutsioonides, et luua muudest rakutüüpidest geenidest variante geenidesse. Need peaksid osutuma väärtuslikuks paljude haiguste, sealhulgas "lastevähkide, diabeedi ja luupuse," uute raviviiside väljatöötamisel, "ütleb dr Grant.
"Oleme tuvastanud kaks uudset geeni, mis mõjutavad luumurrude ja osteoporoosi jaoks olulisi luumoodustavaid rakke. Lisaks saaks meie kasutatud uurimismeetodeid laiemalt rakendada ka teiste geneetilise komponendiga haiguste puhul. "
Struan F. A. Grant Ph.D.
