新的研究发现附近的两个独立的突变GDF5基因对骨关节炎,髋关节发育不良
特伦斯·d·天使细面一直感兴趣的关节如何工作了近三年。部分原因是由于个人经验,有几个关节受伤作为大学冰上曲棍球球员,最近发展中膝骨关节炎。但是哈佛大学的首席研究员的发育和进化遗传学实验室也看到亲人的痛苦和有限的流动性已经收到了类似的诊断和损伤。
“我们这些身体的关节和他们看起来不相同的,“天使细面说,理查德·b·狼副教授在人类进化生物学的部门。“两个非常有趣的相互关联的问题:为什么某些关节自然获得一些疾病而其他人不,为什么一些关节比其他人更容易受伤吗?”
这些类型的问题,以及了解骨骼的激情,动力天使细面领导的一项研究发表在周二的关节疾病自然通讯。本文的结果一天可能导致治疗难治性关节疾病,主要影响的两个世界上最古老的和最年轻的人口。
报告细节监管附近发现一种基因变体,这称为GDF5联合形成中扮演着关键角色。附近的研究聚焦于两个不同的突变基因,可引起膝骨关节炎老年人,另一个会导致髋关节发育不良的婴儿。膝骨关节炎、退行性疾病膝盖关节,影响超过30%的人年龄在65岁以上,而髋关节发育不良,结构性髋关节疾病,存在1000年的新生儿。
研究结果可以为可能的这些疾病筛查奠定基础,从而允许医疗和非医疗干预措施因为病人会知道他们处于危险之中。结果也可能导致创建的潜在治疗因为科学家将能够更好的理解,目标,并可能影响表达的基因突变,防止疾病。
“我们可以开始了解我们是否可以开始针对这些基因治疗区域,”天使细面说。
的研究团队说的突变导致疾病产生在两个不同的监管GDF5基因附近的开关。一个开关,影响人口的细胞,使膝关节形成它的形状,而另一个开关影响髋关节周围的细胞,使骨骼生长符合正确。
“你可以认为这些开关的电灯开关在你的房子,和灯泡的基因,”天使细面说。“你可以有相同的100瓦的灯泡在每个房间,但厨房开关只打开厨房里的灯泡,而客厅开关只有把它在客厅里。”
让研究人员发现线索的生物学重要性这些开关作为治疗目标区域,因为它们容易受到破坏。
报告是一个科学家之间的合作从哈佛大学艺术与科学学院,Broad研究所,哈佛大学牙科学院的医学,哈佛医学院波士顿儿童医院和医学研究人员在中国。ob欧宝直播nbaPushpanathan Muthuirulan,天使细面的实验室的研究助理,是这项研究的第一作者,Ata Kiapour,整形外科助理教授HMS和儿童医院,做了大量的医学成像工作。
研究小组开始通过检查数据获得全基因组关联研究膝骨关节炎和髋关节发育不良。这些类型的研究的目的是检测和地图跨基因组的基因突变与疾病风险相关联或变异特征。他们选择了GDF5基因,因为它是一个地区的大约20家不同的骨骼特征和相关的基因组有数百名潜在的致病突变。
天使细面和他的同事们发现了监管和关闭开关在基因组负责构建不同人体关节,如髋、膝、肩、肘。信息和全基因组协会数据,他们使用CRISPR基因编辑技术修改人类软骨细胞在另一道菜和工程师老鼠突变的膝盖和臀部开关他们发现。
这些人性化的小鼠模型允许研究人员研究每个变异如何影响各关节的形成和病理学。他们可以看看这些交换机拥有基因突变的DNA序列,与膝关节骨关节炎的风险或髋关节发育不良的风险。通过消除的过程和艰巨的功能测试,他们发现两个不同的突变会导致两种疾病。
研究人员也类似的计算方法应用于GDF5之外的其他基因。他们发现,近四分之三的研究基因参与多个肌肉骨骼疾病显示相同的模式之间潜在的致病突变和单独的开关切换不同的关节。
下一步的研究人员需要继续扩大他们的研究将这些实验技术应用到其他地区的基因组,看看这些模式在膝关节骨关节炎,髋关节发育不良和其他骨骼疾病。
“在更广泛的规模,我们想探索更多这些基因组的其他地区,因为骨关节炎和髋关节发育不良的风险不仅仅是由于基因突变在一个地区之一,”天使细面说。“这是一个复杂的多基因性状,所以有很多的基因组区域,赋予你的风险髋关节发育不良或骨关节炎。我们希望能够开始建模突变在更复杂的方法。”
