Исследования, проводимые Институтом медицинских исследований Гарвана, впервые выявили уникальный генетический профиль «главных регулирующих» клеток скелета, известных как остеоциты.
В исследовании, опубликованном сегодня в Nature Communications, описаны гены, которые включаются или выключаются в остеоцитах, тип костных клеток, которые контролируют, как другие типы клеток создают или разрушают части скелета, чтобы поддерживать крепкие и здоровые кости.
"Эта новая информация представляет собой своего рода генетический список, на который мы можем обратить внимание при диагностике заболеваний костей, имеющих генетический компонент," говорит первый автор исследования доктор. Скотт Юлтен, научный сотрудник лаборатории биологии костей. "Выявление этого уникального генетического паттерна также поможет нам найти новые методы лечения заболеваний костей и лучше понять влияние существующих методов лечения на скелет."
Первый взгляд на транскриптом остеоцитов
Скелет – это очень динамичная структура, которая меняет форму и состав на протяжении всей жизни человека. Остеоциты являются наиболее распространенным типом клеток в костях, но их трудно изучать, поскольку они встроены в твердую минеральную структуру скелета.
Внутри кости остеоциты образуют сеть, аналогичную по масштабу и сложности нейронам в головном мозге (с более чем 23 триллионами связей между 42 миллиардами остеоцитов), которая контролирует здоровье костей и реагирует на старение и повреждения, сигнализируя другим клеткам строить больше кости или ломаться. вниз старую кость. Такие заболевания, как остеопороз и редкие генетические нарушения скелета, возникают из-за дисбаланса этих процессов.
Чтобы понять, какие гены участвуют в контроле роста или разрушения костей, исследователи выделили образцы костей из разных участков скелета экспериментальных моделей, чтобы измерить среднюю активность генов в остеоцитах. Благодаря этому они нанесли на карту всеобъемлющую «сигнатуру» остеоцитов из 1239 генов, которые включены в остеоциты и отличают их от других клеток. 77% этих генов не играют ранее известной роли в скелете, и многие из них были совершенно новыми и обнаруживались только в этих критических клетках.
"Многие из генов, обогащенных остеоцитами, которые мы видели, также обнаружены в нейронах, что интересно, учитывая, что эти клетки обладают схожими физическими характеристиками, и может предполагать, что они более тесно связаны между собой, чем мы думали ранее," объясняет доктор. Юлтен.
Сравнение генов сигнатуры остеоцитов с исследованиями генетической ассоциации остеопороза на людях позволяет выявить новые гены, которые могут быть связаны с предрасположенностью к этому распространенному заболеванию скелета. Кроме того, было показано, что многие из этих генов остеоцитов вызывают редкие заболевания костей.
"Картирование транскриптома остеоцитов может помочь клиницистам и исследователям более легко установить, имеет ли редкое заболевание костей генетическую причину, просматривая «короткий список» генов, которые, как известно, играют активную роль в контроле за скелетом," говорит доктор. Юлтен.
Общий вид
Соавтор, профессор Питер Краучер, заместитель директора Института Гарвана и руководитель лаборатории биологии костей, говорит, что "карта транскриптома остеоцитов дает исследователям картину всего ландшафта генов, которые впервые включаются в остеоцитах, а не только беглый взгляд".
"Большинство генов, которые, как мы обнаружили, активны в остеоцитах, ранее не играли роли в костях. Это открытие поможет нам понять, что контролирует скелет, какие гены важны при редких и распространенных заболеваниях скелета, и поможет нам определить новые методы лечения, которые могут остановить развитие болезни костей, а также восстановить потерянные кости."