SIEDP JOURNAL CLUB
OSSO
Febbraio 2013
SIEDP Journal Club Osso
Synthesizing genome-wide association studies and expression microarray reveals
novel genes that act in the human growth plate to modulate height
Lui JC, Nilsson O, Chan Y, Palmer CD, Andrade AC, Hirschhorn JN, Baron J
Hum Mol Genet. 2012 Dec 1;21(23):5193-201
A cura di P.Lazzeroni, C. Sartori – Azienda Ospedaliero Universitaria di Parma
Principali caratteristiche dello studio
Contesto
I geni coinvolti nella determinazione della statura definitiva sono estremamente
numerosi ed eterogenei; inoltre, non tutti i geni coinvolti in tale processo sono ancora
stati identificati.
Con le metodiche di biologia molecolare attualmente in uso, come le tecniche di
Genome-wide association (GWA), l’identificazione di geni potenzialmente causativi nel
contesto della cartilagine di accrescimento epifisaria risulta un processo complesso e
costoso. L’analisi di GWA ha consentito di identificare almeno 180 loci implicati nella
regolazione della crescita. Il limite principale di tale metodica consiste tuttavia nel
fatto che è possibile identificare solamente il locus coinvolto e non i geni
specificatamente interessati. In tutti i loci, infatti, sono presenti geni abbastanza vicini
a quello direttamente coinvolto da essere mappati negli studi di linkage, ma spesso
non risulta chiaro quale sia il gene causativo.
Lo studio in analisi si pone come obiettivo quello di adottare un nuovo approccio
Obiettivi
analitico per la scoperta dei geni espressi nella cartilagine di accrescimento e coinvolti
nella regolazione della crescita staturale.
Per tale scopo, gli autori hanno comparato dati ottenuti dall’utilizzo dei seguenti
strumenti:
• Analisi microarray sulla cartilagine di accrescimento del topo e del ratto
• Analisi di database di modelli murini knockout
• Analisi di database di geni implicati nelle patologie dell’accrescimento
nell’uomo
• Analisi dei loci identificati dagli studi GWA.
Principali
Attraverso la metanalisi di 46 studi è stata ottenuta una lista di 833 geni in linkage con
risultati
i 180 loci identificati dagli studi GWA.
La tecnica del microarray sulla placca di accrescimento del topo e del ratto ha
permesso di “screenare” i geni con espressione peculiare a livello dei condrociti
epifisari.
Lo stesso procedimento è stato successivamente messo in atto confrontando i geni
identificati dalle metanalisi degli studi GWA con i dati ottenuti da database di modelli
murini knockout (Mouse Genome Informatics Database) e di geni implicati nelle
patologie dell’accrescimento nell’uomo (Online Mendelian Inheritance in Man
Database e International Skeletal Dysplasia Society Database). Sono stati esclusi
dall’analisi i geni che sono responsabili di un deficit staturale attraverso un
meccanismo sistemico (es. deficit di ormone della crescita).
Tale processo ha consentito di focalizzare l’attenzione su 78 geni espressi nel contesto
della cartilagine di accrescimento epifisaria.
Tali geni sono contenuti in 64 loci differenti, supportando l’ipotesi iniziale che ogni
locus contenga al massimo 2 geni causativi, circondati da geni attigui cosiddetti
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Conclusioni
degli autori
innocenti.
Per 50 di questi geni era già stato descritto un ruolo nella regolazione della placca di
accrescimento in modelli murini o umani.
Al contrario, 28 dei geni identificati sono risultati essere descritti per la prima volta in
relazione alla modulazione della statura.
I geni identificati sembrano rivestire un ruolo cruciale nella proliferazione e
differenziazione dei condrociti, nella sintesi e nel turnover delle componenti
extracellulari della matrice cartilaginea, nella regolazione del ciclo cellulare e nel
signalling endocrino o paracrino.
L’approccio analitico adottato dagli autori di questo lavoro ha consentito di
individuare un numero significativamente maggiore di geni coinvolti nella funzione
della cartilagine di accrescimento rispetto alle tecniche tradizionali.
Sono stati infatti identificati 78 geni espressi nella cartilagine di accrescimento
cartilaginea e coinvolti nella modulazione della crescita staturale, 28 di questi non
precedentemente descritti in relazione alla loro funzione riguardo la regolazione
dell’accrescimento.
Tali geni non solo potrebbero essere implicati nelle normali variazioni della statura
finale nell’uomo, ma potrebbero costituire importanti candidati per l’eziologia dei
disturbi di crescita ‘idiopatici’, come la bassa statura idiopatica o le displasie
scheletriche.
Punti di forza
La validità dello studio è legata non soltanto alla mole dei dati ‘screenati’ ma anche
all’approccio statistico multiplo che ha consentito di ottimizzare la ricerca rispetto agli
approcci statistici tradizionali.
La metodica di analisi utilizzata dagli autori di questo lavoro potrebbe inoltre essere
applicata anche ad altre patologie su base poligenica, costituendo una nuova base di
partenza per l’identificazione dei geni causativi.
Punti di
debolezza
Il principale limite dello studio consiste nel fatto che alcuni geni causativi potrebbero
non essere stati identificati dall’analisi per diversi motivi:
• I geni coinvolti nella proliferazione di tessuti multipli non vengono
‘riconosciuti’ perché espressi in maniera non peculiare dalla placca di
accrescimento cartilagineo
• I geni coinvolti nella crescita con azione sistemica/endocrina (es. GH1, GHSR
ecc…) regolano in modo soltanto indiretto l’attività della placca di
accrescimento e quindi non vengono identificati dall’analisi
• Dato che l’approccio analitico si basa sui dati ottenuti anche da modelli murini
e viste le differenze nella regolazione dei condrociti della placca di
accrescimento nei diversi mammiferi, alcuni geni potenzialmente causativi
potrebbero risulare esclusi dal modello.
• Il modello non tiene conto di eventuali regolazioni “epigenetiche”.
Sarà necessario pertanto implementare ulteriormente il modello analitico presentato
includendo un numero maggiore di variabili per ovviare alla limitazioni sopra
descritte.
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