Исследование раскрывает 13 генов, которые увеличивают риск остеоартрита
Остеоартрит — это болезненное состояние, при котором хрящ — защитная прокладка между суставами — постепенно разрушается. Прогрессирующее заболевание суставов, которым страдают более 32 миллионов человек в Соединенных Штатах, может в конечном итоге вызвать трение костей друг о друга, скованность суставов и боль при каждом движении.
На риск развития остеоартрита у человека могут влиять многочисленные факторы, включая травмы, ожирение, старение и генетику. Недавние исследования показали, что почти половина риска остеоартрита обусловлена генетически, что повысило интерес к использованию генетических данных для разработки терапии, которая может остановить дальнейшую деградацию суставной ткани.
Но для разработки новой терапии исследователи должны сначала определить гены, которые напрямую способствуют развитию остеоартрита, называемые «причинными» генами. Многопрофильная группа исследователей в Исследовательском центре артрита Терстона при Университете Северной Каролины, в состав которой входят Дуг Фанстиел, доктор философии, Ричард Ф. Лоезер-младший, доктор медицины, и Брайан Дикман, доктор философии, из Медицинской школы Университета Северной Каролины, сделала именно это.
Новое исследование группы выявило 13 генов, названных «генами высокой вероятности риска», которые напрямую способствуют потере суставной ткани и значительно увеличивают шансы человека на развитие остеоартрита. Их результаты, опубликованные в Cell Genomics , заполнили значительный пробел в знаниях в попытке определить генетические цели для терапии.
«Был проведен ряд исследований, которые выявили более 100 «зон риска» в ДНК для остеоартрита, но лишь немногие обнаружили причинные гены», — сказал Лоезер, который является директором UNC TARC и выдающимся профессором медицины имени Джозефа П. Арчи-младшего в Медицинской школе UNC. «Если мы сможем определить причинные гены, мы сможем использовать эту информацию для определения новых генетических мишеней для терапии остеоартрита».
Остеоартрит — наиболее распространенная форма артрита. Ревматологи, такие как Лоезер, часто рекомендуют нестероидные противовоспалительные препараты, физические упражнения и снижение веса, чтобы помочь пациентам с остеоартритом справиться с симптомами. На данный момент ничто не может остановить прогрессирование болезни.
Последнее исследование началось еще в 2022 году, когда Фанстиль, Лоезер и Дикман приступили к выявлению новых генов риска остеоартрита, которые можно было бы дополнительно изучить для разработки терапевтических средств.
Команда объединила несколько областей знаний для выполнения совместной исследовательской инициативы. Лаборатория Лозера сначала собрала суставную ткань более чем у 100 доноров-людей, чтобы построить клеточную модель заболевания. После выращивания клеток в лаборатории и введения их молекулам, вызывающим состояние, подобное остеоартриту, они смогли изучить это состояние в живой контролируемой среде.
Фанстиел, доцент кафедры клеточной биологии и физиологии, затем использовал экспертные знания своей лаборатории в области геномики и биоинформатики для получения данных об экспрессии генов и вычислительной идентификации генов, связанных с риском остеоартрита. Брайан Дайкман, доктор философии, доцент кафедры биомедицинской инженерии UNC-NC State и эксперт по редактированию генов, руководил последующими исследованиями, чтобы определить, какую роль играют причинные гены в остеоартрите.
Используя геномный подход, они идентифицировали 13 генов, которые с высокой вероятностью влияют на генетический риск остеоартрита. Шесть из тринадцати генов являются совершенно новыми для ученых с точки зрения их связей с заболеванием суставов. Недавно обнаруженные гены примечательны тем, что они могут дать новое понимание ряда биологических процессов, которые могут способствовать остеоартриту.
«Некоторые из этих генов играют известную роль в развитии остеоартрита или участвуют в процессах, связанных с патологией остеоартрита, в то время как функция других менее ясна», — сказал Фанстиль, который также является членом онкологического центра UNC Lineberger Comprehensive Cancer Center.
«Возможно, и даже вероятно, что риск остеоартрита обусловлен генетическим влиянием на ряд различных процессов, которые действуют в различных временных точках развития и биологических условиях».
Теперь, когда эти 13 генов идентифицированы, исследовательская группа планирует продолжить работу на нескольких фронтах. Прежде всего, группа расширяет свое текущее исследование, включив образцы из более крупной когорты доноров и нескольких типов клеток , чтобы идентифицировать больше генов, связанных с остеоартритом.
Исследователи также проводят исследования, чтобы лучше понять биологические процессы, которые инициируются их недавно идентифицированными причинными генами. В то же время команда в настоящее время проводит исследования скрининга лекарств, чтобы найти лекарственные соединения, которые нацелены на биологические пути, представляющие интерес.
«Мы надеемся, что сможем найти новые терапевтические средства, которые остановят прогрессирование повреждения суставов на самых ранних стадиях, предотвращая развитие боли и инвалидности, с которыми сталкиваются многие пациенты, страдающие остеоартритом » , — сказал Лоезер.