Novas ferramentas ajudam a identificar possíveis genes de risco
Uma combinação de ferramentas poderosas ajudou os cientistas a identificar dois novos genes que poderiam contribuir para a osteoporose através do efeito na densidade óssea. A descoberta pode levar a melhores tratamentos para a doença que enfraquece os ossos.
O estudo, realizado por pesquisadores do Hospital Infantil da Filadélfia (CHOP) na Pensilvânia, destaca a importância de entender a geografia 3D do genoma na localização de genes que causam doenças.
A equipe ressalta que a identificação de variantes ou diferenças de DNA por trás de doenças não é necessariamente suficiente para localizar os genes que causam a doença. As variantes, por exemplo, podem ser gatilhos de genes em outras partes do genoma.
Em um artigo que agora aparece na revista Comunicações da natureza, os pesquisadores descrevem como investigaram a geografia 3D do DNA nas células formadoras de ossos para localizar genes que podem influenciar a densidade mineral óssea.
Eles sugerem que seus métodos também podem ajudar a estudar outras condições genéticas, incluindo doenças pediátricas.
“A geografia do genoma não é linear”, diz o co-autor do estudo Struan F. A. Grant Ph.D., que é diretor do Centro de Genômica Espacial e Funcional do CHOP.
“Como o DNA é dobrado em cromossomos”, ele explica, “partes do genoma podem entrar em contato físico, permitindo interações biológicas importantes que afetam a maneira como um gene é expresso. É por isso que estudamos a estrutura tridimensional do genoma “.
A osteoporose é uma doença que enfraquece progressivamente os ossos e aumenta o risco de fratura, especialmente no punho, coluna vertebral e quadril.
O tecido ósseo está vivo e adiciona perpetuamente novo osso e remove o osso antigo. Na infância, o processo favorece a formação de novos tecidos, permitindo que os ossos cresçam e fiquem mais fortes.
No entanto, à medida que as pessoas envelhecem, a formação óssea atinge seu pico e fica cada vez mais atrás da remoção óssea, com o resultado de que os ossos ficam progressivamente menos densos e mais fracos.
Os Institutos Nacionais de Saúde (NIH) estimam que existem mais de 53 milhões de pessoas nos Estados Unidos que já têm osteoporose ou estão em alto risco de desenvolvê-lo devido à baixa densidade mineral óssea.
Os cientistas descobriram o genoma humano há mais de 10 anos. Desde então, muitos estudos de associação ampla do genoma (GWAS) identificaram variantes, ou seqüências de blocos de construção no DNA, que são mais comuns em pessoas com doenças específicas.
Em seu estudo, Grant e seus colegas afirmam que a osteoporose tem “um componente genético essencial”.
No entanto, eles continuam explicando que, embora o GWAS tenha descoberto variantes de DNA “fortemente associadas à densidade mineral óssea”, isso não é o mesmo que encontrar os genes que realmente controlam o processo de formação óssea.
Portanto, o objetivo de seu estudo foi usar locais derivados de GWAS de variantes de densidade mineral óssea em um exercício 3D de alta resolução, “mapeamento de variantes de genes” em osteoblastos humanos, que são células que produzem novos ossos.
Este exercício envolveu a análise da geografia 3D do DNA fortemente dobrado e empacotado nos cromossomos. Usando uma técnica especial de “genômica espacial”, a equipe conseguiu mapear as “interações em todo o genoma” entre as variantes de densidade mineral óssea derivadas do GWAS e o restante do genoma.
Ao fazer isso, eles observaram “contatos consistentes” com possíveis genes causais de cerca de 17% dos 273 locais de densidade mineral óssea derivados de GWAS que eles investigaram.
Isso levou à identificação de dois novos genes com um potencial “papel causador” na osteoporose: ING3 e EPDR1. A equipe confirmou o forte papel dos genes, demonstrando que silenciá-los impede os osteoblastos de formarem novos ossos.
Os pesquisadores observam que poderia haver mais “genes causadores” além desses. No entanto, eles também apontam que a variante vinculada a ING3 relaciona-se fortemente à densidade óssea no punho, que é o “local de fratura mais comum em crianças”.
Eles sugerem que novos estudos sobre as vias biológicas envolvendo ING3 pode levar a novos tratamentos para fortalecer os ossos e prevenir fraturas.
Ele e sua equipe já estão trabalhando com outros grupos no CHOP e em outras instituições para criar atlas de variantes genéticas para outros tipos de células. Isso deve ser valioso para o desenvolvimento de novos tratamentos para muitas doenças, incluindo “cânceres pediátricos, diabetes e lúpus”, diz o Dr. Grant.
“Identificamos dois novos genes que afetam as células formadoras de ossos relevantes para fraturas e osteoporose. Além disso, os métodos de pesquisa que usamos podem ser aplicados de maneira mais ampla a outras doenças com um componente genético. ”
Struan F. A. Grant Ph.D.
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