骨质疏松症:新工具有助于确定潜在的风险基因
时间:2019-03-26 11:45:42 (次浏览 )
结合强大的工具,科学家们通过对骨密度的影响,找到了两个可能导致骨质疏松症的新基因。这一发现可以为骨质减弱症提供更好的治疗方法。
宾夕法尼亚州费城儿童医院(CHOP)的研究人员进行的这项研究强调了在定位导致疾病的基因时理解基因组三维地理的重要性。
该团队指出,识别DNA变异或疾病背后的差异并不一定足以找到导致疾病的基因。例如,变体可以是基因组其他部分中基因的触发因素。
在一篇发表在Nature Communications杂志上的论文中,研究人员描述了他们如何在骨形成细胞中探测DNA的3D地理位置,以找到可能影响骨矿物质密度的基因。
他们建议他们的方法也可以帮助研究其他遗传病,包括儿科疾病。
“基因组的地理位置不是线性的,”共同高级研究作者Struan FA Grant博士说,他是CHOP空间和功能基因组学中心的主任。
“由于DNA被折叠成染色体,”他解释说,“基因组的某些部分可能会发生物理接触,从而实现影响基因表达方式的关键生物相互作用。这就是我们研究基因组三维结构的原因。”
骨质疏松症和基因组
骨质疏松症是一种逐渐削弱骨骼并增加骨折风险的疾病,特别是在手腕,脊柱和髋部。
骨组织存活并永久地增加新骨骼并移除旧骨骼。在儿童期,这个过程有利于新组织的形成,使骨骼生长并变得更强壮。
然而,随着人们年龄的增长,骨骼形成达到峰值,然后在骨骼移除后进一步滞后,结果骨骼逐渐变得不那么致密和变弱。
美国国立卫生研究院(NIH)估计,由于骨密度低,美国有超过5300万人患有骨质疏松症或者患有骨质疏松症的风险很高。
10多年前,科学家揭开了人类基因组的序幕。从那时起,许多全基因组关联研究(GWAS)已经确定了DNA中的变体或构建块序列,这些变体在患有特定疾病的人群中更常见。
格兰特博士及其同事在他们的研究报告中指出,骨质疏松症具有“必需的遗传成分”。
然而,他们继续解释虽然GWAS已经发现了“与骨矿物质密度强烈相关”的DNA变体,但这与发现实际控制骨形成过程的基因并不相同。
3D'变异 - 基因定位'
因此,他们研究的目的是使用GWAS衍生的骨矿物质密度变异位置,在人类成骨细胞中进行高分辨率,3D“变异 - 基因作图”运动,这是制造新骨的细胞。
这项练习涉及分析染色体内紧密折叠和包装的DNA的3D地理。使用特殊的“空间基因组学”技术,该团队能够绘制GWAS衍生的骨矿物质密度变异与基因组其余部分之间的“全基因组相互作用”。
在这样做时,他们观察到他们调查的273个GWAS衍生的骨矿物质密度位置中约17%的潜在因果基因的“一致接触”。
这导致鉴定出两种在骨质疏松症中具有潜在“致病作用”的新基因:ING3和EPDR1。研究小组通过证明这些基因的沉默阻止了成骨细胞形成新骨,证实了这些基因的强大作用。
研究人员指出,除了这些之外,还有更多的“致病基因”。然而,他们还指出,与ING3相关的变体与手腕骨密度密切相关,这是最常见的“儿童骨折部位”。
他们建议进一步研究涉及ING3的生物学途径可能会导致新的治疗方法,以加强骨骼和防止骨折。
他和他的团队已经与CHOP和其他机构的其他团队合作,为其他类型的细胞创建变异基因“图谱”。这些应该证明对于许多疾病的新疗法的开发是有价值的,包括“儿科癌症,糖尿病和狼疮 ”,格兰特博士说。
“我们已经确定了两个影响与骨折和骨质疏松症相关的骨形成细胞的新基因。此外,我们使用的研究方法可以更广泛地应用于具有遗传成分的其他疾病。”
Struan FA Grant博士