Учёные определили 145 потенциальных «генов роста» в клетках, которые составляют хрящи на концах детских костей и влияют на их рост.
Эти хрящевые клетки, известные как хондроциты, размножаются и созревают в областях ткани, называемых пластинками роста, которые располагаются у концов длинных костей у детей и подростков и определяют будущую длину и форму каждой кости. Когда рост человека завершён, эти хрящевые пластины роста «закрываются» и заменяются твёрдой костью. Учёным уже было известно, что хондроциты играют роль в росте костей и росте человека, но определить, какие гены контролируют рост клеток — и, следовательно, наш рост — оказалось непросто.
«Выявление конкретных генов, связанных с ростом человека, является сложной задачей, поскольку рост — это сложная характеристика, на которую влияют как генетические факторы, так и факторы окружающей среды, — говорит доктор Нора Рентал (Nora Renthal), детский эндокринолог из Бостонской детской больницы и Гарвардской медицинской школы, а также руководитель нового исследования. — Наше исследование было сосредоточено на хрящевых клетках именно потому, что они являются основным типом клеток, участвующих в росте костей.»
В исследовании, опубликованном в пятницу (14 апреля) в журнале Cell Genomics, Рентал и её коллеги провели скрининг 600 миллионов клеток хряща мыши, чтобы найти гены, влияющие на пролиферацию и созревание клеток. Они использовали технологию редактирования генома CRISPR, чтобы «выбить» гены-кандидаты, что позволило исследователям наблюдать, что происходило, когда эти гены были стёрты и больше не регулировали хрящевые клетки.
Исследователи обнаружили 145 генов, которые при отключении вызывали аномальный рост и развитие клеток хряща мыши. Эти модели аномального роста были похожи на те, которые наблюдаются при некоторых заболеваниях скелета, таких как скелетная дисплазия — группа генетических нарушений, которые влияют на развитие костей, суставов и хрящей у детей. Люди со скелетной дисплазией, среди прочих симптомов, обычно имеют низкий рост и короткие конечности.
Затем исследователи сравнили эти 145 мышиных генов с предыдущими результатами крупномасштабных генетических исследований роста человека, называемых полногеномными ассоциативными исследованиями (GWAS). В этих исследованиях исследователи сравнили ДНК тысяч людей разного роста, чтобы найти варианты генов, связанные с ростом, пояснила Рентал. Согласно обзору 2021 года, опубликованному в журнале Nature Reviews Methods Primers, для контроля негенетических факторов, влияющих на изучаемый признак, таких как питание и болезни в случае человеческого роста, эти факторы включены в GWAS.
«Эти исследования способствовали нашему пониманию генетической основы таких сложных признаков, как рост, путём выявления конкретных генетических областей и генов, связанных с этим признаком», — сказала Рентал.
Сравнение выявило удивительное совпадение между генетическими «горячими точками», связанными с ростом человека в GWAS, и 145 генами, которые контролируют рост хрящевых клеток у мышей. Это означает, что эти гены, которые исследователи точно определили в геноме человека, могут влиять на рост больше, чем другие генетические факторы.
«Наше текущее исследование помогло выявить новые гены, потенциально участвующие в росте и развитии костей, — сказала Рентал. — Специфические гены и пути, участвующие в созревании и пролиферации хондроцитов, клеток, из которых состоят хрящи в наших костях, играют решающую роль в росте человека.»
Результаты исследования клеток мыши могут не отражать клеточные процессы у людей, отметила Рентал в своём заявлении, но учёные считают, что гены роста могут пригодиться в клинических условиях.
«Мы надеемся, что идентификация этих 145 генов поможет пациентам с скелетной дисплазией и другими заболеваниями скелета», — сказала Рентал.
