هشاشة العظام: تساعد الأدوات الجديدة في تحديد جينات الخطر المحتملة

ساعدت مجموعة من الأدوات القوية العلماء على تحديد جينين جديدين يمكن أن يسهما في الإصابة بهشاشة العظام من خلال تأثيرهما على كثافة العظام. يمكن أن يؤدي هذا الاكتشاف إلى علاجات أفضل لمرض ضعف العظام.

قد يكون من الممكن قريبًا التنبؤ بهشاشة العظام قبل أن تتطور.

الدراسة ، التي أجراها باحثون في مستشفى الأطفال في فيلادلفيا (CHOP) في ولاية بنسلفانيا ، تسلط الضوء على أهمية فهم الجغرافيا ثلاثية الأبعاد للجينوم في تحديد الجينات المسببة للأمراض.

يشير الفريق إلى أن تحديد متغيرات الحمض النووي ، أو الاختلافات ، وراء الأمراض ، ليس بالضرورة كافياً لتحديد الجينات المسببة للمرض. المتغيرات ، على سبيل المثال ، يمكن أن تكون محفزات للجينات في أجزاء أخرى من الجينوم.

في الورقة التي تظهر الآن في المجلة اتصالات الطبيعة، يصف الباحثون كيف سبروا الجغرافيا ثلاثية الأبعاد للحمض النووي في الخلايا المكونة للعظام لتحديد الجينات التي قد تؤثر على كثافة المعادن في العظام.

يقترحون أن أساليبهم يمكن أن تساعد أيضًا في دراسة الحالات الوراثية الأخرى ، بما في ذلك أمراض الأطفال.

"جغرافيا الجينوم ليست خطية" ، كما يقول مؤلف الدراسة المشارك ستروان إف أ. جرانت ، وهو مدير مركز الجينوم المكاني والوظيفي في مستشفى CHOP.

ويشرح قائلاً: "نظرًا لانطواء الحمض النووي في الكروموسومات ، فقد تتلامس أجزاء من الجينوم جسديًا ، مما يتيح التفاعلات البيولوجية الرئيسية التي تؤثر على كيفية التعبير عن الجين. لهذا السبب ندرس البنية ثلاثية الأبعاد للجينوم ".

هشاشة العظام والجينوم

هشاشة العظام هي مرض يضعف العظام بشكل تدريجي ويزيد من خطر الكسور ، خاصة في الرسغ والعمود الفقري والورك.

أنسجة العظام حية وتضيف عظامًا جديدة باستمرار وتزيل العظام القديمة. في مرحلة الطفولة ، تفضل العملية تكوين أنسجة جديدة ، مما يسمح للعظام بالنمو وتقويتها.

ومع ذلك ، مع تقدم الناس في السن ، يصل تكوين العظام إلى ذروته ثم يتأخر أكثر فأكثر وراء إزالة العظام ، مما يؤدي إلى انخفاض كثافة العظام وضعفها تدريجياً

تقدر المعاهد الوطنية للصحة (NIH) أن هناك أكثر من 53 مليون شخص في الولايات المتحدة يعانون بالفعل من هشاشة العظام أو معرضون لخطر الإصابة به بسبب انخفاض كثافة المعادن في العظام.

اكتشف العلماء الجينوم البشري منذ أكثر من 10 سنوات. منذ ذلك الحين ، حددت العديد من دراسات الارتباط على مستوى الجينوم (GWAS) المتغيرات ، أو تسلسلات اللبنات الأساسية في الحمض النووي ، والتي تكون أكثر شيوعًا في الأشخاص المصابين بأمراض معينة.

صرح الدكتور جرانت وزملاؤه في ورقة الدراسة الخاصة بهم أن هشاشة العظام لها "مكون وراثي أساسي".

ومع ذلك ، فقد استمروا في شرح أنه في حين أن GWAS قد كشفت عن متغيرات الحمض النووي التي "ترتبط ارتباطًا وثيقًا بكثافة المعادن في العظام" ، فإن هذا لا يشبه العثور على الجينات التي تتحكم فعليًا في عملية تكوين العظام.

رسم خرائط ثلاثي الأبعاد من نوع إلى جين

لذلك ، كان الغرض من دراستهم هو استخدام المواقع المشتقة من GWAS لمتغيرات كثافة المعادن في العظام في تمرين ثلاثي الأبعاد "متغير إلى جين" في بانيات العظم البشرية ، وهي الخلايا التي تصنع عظامًا جديدة.

تضمن هذا التمرين تحليل الجغرافيا ثلاثية الأبعاد للحمض النووي المطوي بإحكام والمعبأ داخل الكروموسومات. باستخدام تقنية "الجينوم المكاني" الخاصة ، تمكن الفريق من تحديد "التفاعلات على مستوى الجينوم" بين متغيرات كثافة المعادن في العظام المشتقة من GWAS وبقية الجينوم.

أثناء القيام بذلك ، لاحظوا وجود "اتصالات متسقة" مع الجينات المسببة المحتملة من حوالي 17 بالمائة من 273 موقعًا للكثافة المعدنية للعظام مشتقة من GWAS والتي قاموا بالتحقيق فيها.

أدى ذلك إلى تحديد جينين جديدين لهما "دور مسبب" في هشاشة العظام: ING3 و EPDR1. أكد الفريق الدور القوي للجينات من خلال إثبات أن إسكاتهم يمنع بانيات العظم من تكوين عظام جديدة.

لاحظ الباحثون أنه يمكن أن يكون هناك المزيد من "الجينات المسببة" بالإضافة إلى هؤلاء. ومع ذلك ، فقد أشاروا أيضًا إلى أن المتغير الذي يرتبط بـ ING3 يرتبط بقوة بكثافة العظام في الرسغ ، وهو "موقع الكسر الأكثر شيوعًا عند الأطفال".

يقترحون إجراء مزيد من الدراسات في المسارات البيولوجية التي تنطوي على ING3 يمكن أن يؤدي إلى علاجات جديدة لتقوية العظام ومنع الكسر.

يعمل هو وفريقه بالفعل مع مجموعات أخرى في مستشفى CHOP وفي مؤسسات أخرى لإنشاء "أطالس" من نوع إلى جين لأنواع أخرى من الخلايا. يجب أن تثبت هذه القيمة في تطوير علاجات جديدة للعديد من الأمراض ، بما في ذلك "سرطانات الأطفال والسكري والذئبة" ، كما يقول الدكتور جرانت.

لقد حددنا اثنين من الجينات الجديدة التي تؤثر على الخلايا المكونة للعظام ذات الصلة بالكسور وهشاشة العظام. علاوة على ذلك ، يمكن تطبيق طرق البحث التي استخدمناها على نطاق أوسع على أمراض أخرى ذات مكون وراثي ".

ستروان ف. أ. جرانت دكتوراه.