Proučevanje transkriptoma osteoblastov pri osteoporoziTrošt, Zoran (Avtor) Marc, Janja (Mentor) osteoporozaDNA-mikromrežekostna gostotamerjenjegensko izražanjeOsteoporoza je metabolna bolezen kosti, za katero je značilna zmanjšana mineralna kostna gostota, spremembe v mikroarhitekturi kosti in povečano tveganje za osteoporotični zlom. Je poligenske in večfaktorske narave, zato kljub intenzivnim raziskavam ključni geni, odgovorni v patogenezi osteoporoze, še niso bili odkriti. Osteoblasti so kostne celice z osrednjo vlogo v metabolizmu kosti. Njihova glavna vloga je tvorba kostnega tkiva, vendar pa uravnavajo tudi zorenje in aktivnost osteoklastov ter sodelujejo pri odzivu na mehansko obremenitev kosti. Za odkrivanje novih genov, ki sodelujejo pri patogenezi osteoporoze, smo uporabili inovativen pristop. Z vsegenomskimi DNA-mikromrežami, ki omogočajo identifikacijo novih molekul na področju kostne biologije, smo analizirali gensko izražanje primarnih kultur osteoblastov, ki smo jih pridobili iz osteoporotičnega in neosteoporotičnega kostnega tkiva. Odkrili smo 1606 genov, ki so se različno izražali med osteoblasti iz osteoporotičnega in neosteoporotičnega tkiva. Prag dvakratne razlike v izražanju je preseglo 352 genov. Na podlagi analize funkcije različno izraženih genov domnevamo, da se osteoblasti med seboj razlikujejo v aktivnosti, hitrosti proliferacije in stopnji diferenciacije, saj veliko različno izraženih genov sodi v skupino ribosomskih proteinov in proteinov, ki sodelujejo pri celičnem ciklu. V nadaljevanju smo se osredotočili na 4 gene in en biokemijski proces, katerih pomen pri osteoporozi smo dodatno ocenjevali na nivoju kostnega tkiva in celične linije humanih osteosarkomskih celic. Rezultati vsegenomske analize transkriptomov osteoblastov kažejo na pomembnost cxcl2, ibsp, ptn in col15a1 pri osteoporozi. Zato smo z uporabo kvantitativne verižne reakcije s polimerazo (qPCR) izmerili izražanje omenjenih genov v kostnem tkivu večjega števila preiskovancev, da bi ocenili njihovo klinično uporabnost. Odkrili smo, da se v osteoporotičnem kostnem tkivu ptn in col15a1 izražata manj, ibsp pa bolj (p < 0,05). Zvečano izražanje cxcl2 v kostnem tkivu ni bilo statistično značilno. Vsegenomska analiza transkriptomov osteoblastov kaže tudi na pomembnost oksidativnega stresa pri osteoporozi. Zato smo izvedli eksperiment »in vitro«, v katerem smo celice osteoblastne linije HOS izpostavili simuliranim pogojem oksidativnega stresa. Celice smo tretirali z vodikovim peroksidom in s qPCR spremljali izražanje 12 genov. Eksperiment je v večji meri potrdil različno izražanje izbranih genov, od katerih velja izpostaviti txnrd1, aox1, gsr in mt1g.Z vsegenomsko analizo osteoblastov iz osteoporotičnega in neosteoporotičnega kostnega tkiva smo odkrili večje število različno izraženih genov in funkcionalnih skupin genov. Naši rezultati nakazujejo zvečano izražanje cxcl2, zmanjšano izražanje ptn, zvečano potrebo po proteinski sintezi in zmanjšano proliferacijo ter zvečano izražanje genov, ki sodelujejo pri metabolizmu reaktivnih kisikovih spojin, kar kaže na večjo izpostavljenost osteoblastov oksidativnemu stresu. Ptn, cxcl2, col15a1, ibsp, aox1, mt1g, gsr in txnrd1 so najpomembnejši novi kandidatni geni za nadaljnje študije genetskega ozadja osteoporoze. Ob tem naši rezultati ponujajo tudi nove iztočnice za raziskave do danes še neznanih molekul in biokemijskih poti v osteoblastih oziroma kostnem tkivu. [Z. Trošt]20092021-05-14 13:20:35Doktorska disertacija127058sl