Ученые выявили 1,8 тысячи генов, связанных с формированием скелета и его болезнями
Международный коллектив молекулярных биологов впервые всесторонне изучил процесс роста костей на уровне отдельных клеток. Это позволило выявить набор из 1,8 тысячи генов, связанных с формированием скелета и развитием его заболеваний, причем более 72% из них ранее не связывались с ростом костей.
Исследование провели специалисты австралийского Института медицинских исследований Гарвана (GIMR). Профессор GIMR Питер Краучер отметил, что большинство людей не знают о непрерывном обновлении костей: за десять лет скелет полностью обновляется. Ученые надеются, что собранные данные помогут создать новые терапии от болезней костей и метастазов рака.
Открытие было сделано в рамках масштабного проекта по изучению биологических механизмов роста и обновления костей, а также нарушений, приводящих к остеопорозу, остеоартриту и другим заболеваниям опорно-двигательной системы. Для получения данных ученые изучили клетки костей, полученные от носителей этих болезней, и провели серию опытов на мышах.
В ходе экспериментов биологи вносили мутации, выявленные при изучении ДНК пациентов, и отслеживали влияние этих «опечаток» на работу различных клеток костной ткани. Всего было изучено свыше 133 тысяч индивидуальных клеток, которые разделили на 34 группы в зависимости от выполняемой роли и набора активных генов.
Эксперименты помогли выявить набор из 1 886 генов, задействованных в развитии и обновлении костей. Около пяти сотен из них были связаны с ростом остеобластов — молодых клеток, формирующих минеральную основу костей. Еще 546 генов оказались связаны с ростом и обновлением хондроцитов (клеток хрящевой ткани), а 687 генов управляют развитием остеокластов — клеток-«чистильщиков», удаляющих излишки костной ткани.
Как отметили исследователи, более 1,37 тысячи этих участков ДНК (свыше 72% от общего количества) ранее не связывались ни с болезнями опорно-двигательной системы, ни с ростом и обновлением костей. Их дальнейшее изучение поможет разработать новые терапии остеоартрита, остеопороза и других заболеваний скелета, а также понять, как опухолевые клетки из других тканей проникают в кости и формируют там колонии. Это позволит создать новые терапии от метастазов рака, подытожили ученые.