CyberKesehatan -- Kombinasi alat yang kuat telah membantu para ilmuwan mengidentifikasi dua gen baru yang dapat berkontribusi pada osteoporosis melalui efeknya pada kepadatan tulang. Temuan ini bisa mengarah pada perawatan yang lebih baik untuk penyakit pelemahan tulang.
Studi ini, oleh para peneliti di Children's Hospital of Philadelphia (CHOP) di Pennsylvania, menyoroti pentingnya memahami geografi 3D genom dalam menemukan gen yang menyebabkan penyakit.
Tim menunjukkan bahwa mengidentifikasi varian DNA, atau perbedaan, di balik penyakit, belum tentu cukup untuk menemukan gen yang menyebabkan penyakit. Varian, misalnya, bisa menjadi pemicu gen di bagian genom lainnya.
Dalam sebuah makalah yang sekarang menjadi fitur dalam jurnal Nature Communications, para peneliti menggambarkan bagaimana mereka menyelidiki geografi 3D DNA dalam sel pembentuk tulang untuk menemukan gen yang mungkin mempengaruhi kepadatan mineral tulang.
Mereka menyarankan bahwa metode mereka juga dapat membantu mempelajari kondisi genetik lainnya, termasuk penyakit anak.
"Geografi genomnya tidak linear," kata co-senior penulis studi Struan F. A. Grant Ph.D., yang merupakan direktur Pusat Genomik Spasial dan Fungsional di CHOP.
"Karena DNA dilipat menjadi kromosom," ia menjelaskan, "bagian genom dapat bersentuhan secara fisik, memungkinkan interaksi biologis kunci yang memengaruhi cara gen diekspresikan. Itulah mengapa kami mempelajari struktur tiga dimensi genom."
Osteoporosis dan genom
Osteoporosis adalah penyakit yang semakin melemahkan tulang dan meningkatkan risiko patah tulang, terutama di pergelangan tangan, tulang belakang, dan pinggul.
Jaringan tulang hidup dan terus-menerus menambah tulang baru dan menghilangkan tulang lama. Di masa kanak-kanak, proses ini mendukung pembentukan jaringan baru, memungkinkan tulang tumbuh dan menjadi lebih kuat.
Namun, seiring bertambahnya usia, pembentukan tulang memuncak dan kemudian semakin tertinggal di belakang pengangkatan tulang, sehingga tulang semakin padat dan semakin lemah.
National Institutes of Health (NIH) memperkirakan bahwa ada lebih dari 53 juta orang di Amerika Serikat yang sudah menderita osteoporosis atau berisiko tinggi terserang penyakit itu karena kepadatan mineral tulang yang rendah.
Para ilmuwan mengungkap genom manusia lebih dari 10 tahun yang lalu. Sejak itu, banyak studi asosiasi genom-luas (GWAS) telah mengidentifikasi varian, atau membangun urutan blok dalam DNA, yang lebih umum pada orang dengan penyakit tertentu.
Dalam makalah studi mereka, Dr. Grant dan rekan-rekannya menyatakan bahwa osteoporosis memiliki "komponen genetik yang penting."
Namun, mereka melanjutkan untuk menjelaskan bahwa sementara GWAS telah menemukan varian DNA yang "sangat terkait dengan kepadatan mineral tulang," ini tidak sama dengan menemukan gen yang benar-benar mengendalikan proses pembentukan tulang.
'Pemetaan varian-ke-gen' 3D
Jadi, tujuan dari penelitian mereka adalah untuk menggunakan lokasi turunan GWAS dari varian kepadatan mineral tulang dalam latihan "pemetaan varian-ke-gen" resolusi tinggi 3D dalam osteoblas manusia, yang merupakan sel-sel yang membuat tulang baru.
Latihan ini melibatkan menganalisis geografi 3D dari DNA yang terlipat dan dikemas dalam kromosom. Dengan menggunakan teknik "genom spasial" khusus, tim mampu memetakan "interaksi genome-wide" antara varian kepadatan mineral tulang turunan GWAS dan seluruh genom.
Dalam melakukan ini, mereka mengamati "kontak yang konsisten" dengan gen penyebab potensial dari sekitar 17 persen dari 273 lokasi kepadatan mineral tulang yang diturunkan GWAS yang mereka selidiki.
Ini mengarah pada identifikasi dua gen baru dengan "peran kausatif" potensial dalam osteoporosis: ING3 dan EPDR1. Tim mengkonfirmasi peran kuat gen dengan menunjukkan bahwa membungkam mereka menghentikan osteoblas membentuk tulang baru.
Para peneliti mencatat bahwa mungkin ada lebih banyak "gen penyebab" di samping ini. Namun, mereka juga menunjukkan bahwa varian yang terhubung ke ING3 sangat terkait dengan kepadatan tulang di pergelangan tangan, yang merupakan "tempat patah tulang yang paling umum pada anak-anak."
Mereka menyarankan bahwa penelitian lebih lanjut ke jalur biologis yang melibatkan ING3 dapat mengarah pada perawatan baru untuk memperkuat tulang dan mencegah patah tulang.
Dia dan timnya sudah bekerja dengan kelompok-kelompok lain di CHOP dan di lembaga-lembaga lain untuk membuat varian-ke-gen "atlases" untuk jenis sel lainnya. Ini harus terbukti bermanfaat untuk pengembangan perawatan baru untuk banyak penyakit, termasuk "kanker pediatrik, diabetes, dan lupus," kata Dr. Grant seperti dikutip dari medicalnewstoday.