骨粗鬆症：新しいツールは潜在的なリスク遺伝子を特定するのに役立ちます
強力なツールの組み合わせは、科学者が骨密度への影響を通じて骨粗鬆症に寄与する可能性のある2つの新しい遺伝子を特定するのに役立ちました。この発見は、骨を弱める病気のより良い治療につながる可能性があります。
ペンシルベニア州のフィラデルフィア小児病院（CHOP）の研究者によるこの研究は、病気の原因となる遺伝子を特定する上で、ゲノムの3D地理を理解することの重要性を強調しています。
チームは、病気の背後にあるDNA変異体、または違いを特定することは、病気を引き起こす遺伝子を見つけるのに必ずしも十分ではないことを指摘します。たとえば、バリアントは、ゲノムの他の部分の遺伝子のトリガーである可能性があります。
現在ジャーナルに掲載されている論文で ネイチャーコミュニケーションズ、研究者らは、骨形成細胞内のDNAの3D地理を調べて、骨塩密度に影響を与える可能性のある遺伝子を特定する方法について説明しています。
彼らは、彼らの方法が小児疾患を含む他の遺伝的状態の研究にも役立つ可能性があることを示唆しています。
「ゲノムの地理は直線的ではありません」と、CHOPの空間機能ゲノミクスセンターの所長である共同主任研究著者のStruan F. A. GrantPh.D。は述べています。
「DNAは染色体に折りたたまれているため、ゲノムの一部が物理的に接触し、遺伝子の発現に影響を与える重要な生物学的相互作用が可能になる可能性があります」と彼は説明します。そのため、私たちはゲノムの3次元構造を研究しています。」
骨粗鬆症とゲノム
骨粗鬆症は、特に手首、脊椎、股関節の骨を徐々に弱め、骨折のリスクを高める病気です。
骨組織は生きており、永久に新しい骨を追加し、古い骨を取り除きます。小児期には、このプロセスは新しい組織の形成を促進し、骨が成長して強くなることを可能にします。
しかし、人が年をとるにつれて、骨の形成はピークに達し、その後、骨の除去にますます遅れ、その結果、骨は次第に密度が低くなり、弱くなります。
米国国立衛生研究所（NIH）は、米国にはすでに骨粗鬆症を患っている、または骨塩密度が低いために骨粗鬆症を発症するリスクが高い人が5,300万人以上いると推定しています。
科学者たちは10年以上前にヒトゲノムを解明しました。それ以来、多くのゲノムワイド関連研究（GWAS）により、特定の疾患を持つ人々によく見られる変異体、つまりDNAのビルディングブロック配列が特定されています。
彼らの研究論文の中で、グラント博士と彼の同僚は、骨粗鬆症には「不可欠な遺伝的要素」があると述べています。
しかし、彼らはさらに、GWASが「骨塩密度と強く関連している」DNA変異体を発見した一方で、これは実際に骨形成プロセスを制御する遺伝子を見つけることと同じではないと説明しています。
3D「バリアントから遺伝子へのマッピング」
したがって、彼らの研究の目的は、新しい骨を作る細胞であるヒト骨芽細胞での高解像度の3D「バリアントから遺伝子へのマッピング」演習で骨塩密度バリアントのGWAS由来の位置を使用することでした。
この演習では、染色体内でしっかりと折りたたまれてパッケージ化されたDNAの3D地理を分析しました。チームは、特別な「空間ゲノミクス」技術を使用して、GWAS由来の骨塩密度変異体と残りのゲノムとの間の「ゲノムワイドな相互作用」をマッピングすることができました。
これを行う際に、彼らは、調査した273のGWAS由来の骨塩密度位置の約17％から、潜在的な原因遺伝子への「一貫した接触」を観察しました。
これにより、骨粗鬆症における潜在的な「原因となる役割」を持つ2つの新しい遺伝子が特定されました。 ING3 そして EPDR1。チームは、遺伝子をサイレンシングすると骨芽細胞が新しい骨を形成するのを防ぐことを実証することにより、遺伝子の強力な役割を確認しました。
研究者たちは、これらに加えて、より多くの「原因遺伝子」が存在する可能性があると指摘しています。しかし、彼らはまた、リンクするバリアントが ING3 最も一般的な「子供の骨折部位」である手首の骨密度に強く関係しています。
彼らは、以下を含む生物学的経路のさらなる研究を示唆している ING3 骨を強化し、骨折を防ぐための新しい治療法につながる可能性があります。
彼と彼のチームはすでにCHOPや他の機関の他のグループと協力して、他のタイプの細胞用のバリアントから遺伝子への「アトラス」を作成しています。これらは、「小児がん、糖尿病、狼瘡」を含む多くの疾患の新しい治療法の開発に役立つはずです、とグラント博士は言います。
「私たちは、骨折と骨粗鬆症に関連する骨形成細胞に影響を与える2つの新しい遺伝子を特定しました。さらに、私たちが使用した研究方法は、遺伝的要素を持つ他の病気にさらに広く適用できる可能性があります。」
ストルアンF.A.グラント博士
