Un nuevo mapa revela genes que controlan el esqueleto, lo que ayudará a encontrar tratamientos para la enfermedad ósea

Los investigadores mapearon la actividad genética de las células óseas para mejorar su comprensión de las enfermedades esqueléticas.

La investigación dirigida por el Instituto Garvan de Investigación Médica ha mapeado por primera vez el perfil genético único de las células del «organizador maestro» del esqueleto, conocido como osteocitos.

El estudio fue publicado hoy (5 de mayo de 2021) en Comunicaciones de la naturaleza Determina qué genes se activan o desactivan en los osteoblastos, que son un tipo de célula ósea que controla cómo otros tipos de células se forman o descomponen partes del esqueleto para mantener los huesos fuertes y saludables.

«Esta nueva información proporciona una especie de lista corta genética que podemos considerar al diagnosticar enfermedades óseas que tienen un componente genético», dice el primer autor del estudio, el Dr. Scott Yolten, Oficial de Investigación del Laboratorio de Biología Ósea. «La identificación de este genotipo único también nos ayudará a encontrar nuevos tratamientos para la enfermedad ósea y comprender mejor los efectos de los tratamientos actuales en el esqueleto».

Un primer vistazo a una copia de una célula ósea.

El esqueleto es una estructura muy dinámica que cambia de forma y composición a lo largo de la vida de una persona. Los osteoblastos son el tipo de célula más abundante en el hueso, pero han resultado difíciles de estudiar porque están incorporados a la estructura mineral rígida del esqueleto.

Dentro de los huesos, los osteoblastos forman una red similar en tamaño y complejidad a las neuronas en el cerebro (con más de 23 billones de conexiones entre 42 mil millones de osteocitos) que monitorean la salud ósea y responden al envejecimiento y al daño enviando señales a otras células para construir más hueso o una fractura debajo de un hueso.Antiguo. Enfermedades como la osteoporosis y los trastornos esqueléticos genéticos raros surgen de un desequilibrio en estos procesos.

Los co-investigadores, el profesor Peter Krucher y el Dr. Scott Yolten. Crédito: Instituto Garvan de Investigación Médica

Para comprender qué genes están involucrados en el control de la formación o descomposición ósea, los investigadores aislaron muestras de hueso de diferentes sitios estructurales para modelos experimentales que midieran la actividad genética promedio en los osteoblastos. Con esto, mapearon un mapa óseo completo de los 1.239 genes activados en los osteoblastos que los diferencian de otras células. El 77% de estos genes no tienen un papel previamente conocido en el esqueleto y muchos son completamente nuevos y solo se encuentran en estas células críticas.

«Muchos de los genes que hemos visto son ricos en osteocitos también se encuentran en neuronas, lo que es interesante dado que estas células comparten propiedades físicas similares y pueden indicar que están más relacionadas de lo que pensábamos», explica el Dr. Yolten.

La comparación de los genes característicos de los osteocitos con los estudios de correlación genética humana de la osteoporosis identifica nuevos genes que pueden estar relacionados con la susceptibilidad a esta enfermedad esquelética común. Además, también se ha demostrado que varios genes de osteocitos causan enfermedades óseas raras.

«El mapeo del transcriptoma esquelético puede ayudar a los médicos e investigadores a determinar si una enfermedad ósea rara tiene una causa genética, al observar la» lista corta «de genes que se sabe que desempeñan un papel activo en el control esquelético, dice el Dr. Yolten.

Ver el panorama general

El coautor principal, el profesor Peter Kraucher, subdirector del Instituto Garvan y director del laboratorio de biología ósea, dice: «El mapa de transcripción de células óseas ofrece a los investigadores una imagen de todo el panorama de los genes que se activan en las células óseas por primera vez. tiempo, no solo una pequeña mirada «.

«La mayoría de los genes que hemos encontrado activos dentro de los osteoblastos no tenían previamente un papel conocido en el hueso. Este descubrimiento nos ayudará a comprender qué controla el esqueleto, qué genes son importantes en las enfermedades esqueléticas raras y comunes, y nos ayudará identificar nuevas terapias que puedan detener el desarrollo de la enfermedad ósea y también restaurar el hueso perdido «.

Referencia: 5 de mayo de 2021, Comunicaciones de la naturaleza.
DOI: 10.1038 / s41467-021-22517-1

Este trabajo fue apoyado por el premio Wellcome Trust Strategy Award (101123 / Z / 13 / A), la Sra. Janice Gibson y la Ernst Heine Family Foundation.

Este trabajo es parte de una colaboración internacional con investigadores de la Universidad de Queensland, Colegio Imperial de Londres, Wellcome Trust Sanger Institute, Cambridge, Transitional Genomics Institute, Munich, Kings College London, Guys Hospital, Londres, New York Genomics Center, Nueva York, Erasmus MC, Países Bajos y McGill University, Canadá.