Kodierende und nicht kodierende genetische Varianten als Ursache der frühmanifesten Osteoporose

• Antragsteller: Professor Dr. Uwe Kornak; Professor Dr. Stefan Mundlos
• Fachliche Zuordnung: Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie ; Humangenetik
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 433072305

Die Ganzgenomsequenzierung ermöglicht eine umfassende Detektion individueller genetischer Varianten. Die Interpretation dieser Varianten hinsichtlich ihrer Pathogenität ist jedoch alles andere als trivial, vor allem wenn es sich um Varianten im nicht kodierenden Teil des Genoms handelt. In unserer Studie soll die genetische Basis der frühmanifesten Osteoporose (EOOP) eruiert werden, die Ähnlichkeiten zur häufigen Altersosteoporose aufweist. Mittels einer Genpanel-Sequenzierung von bekannten Krankheitsgenen konnten wir in ca. 20% von über 400 EOOP Patienten eine Mutation identifizieren, was auf eine starke genetische Komponente dieser Erkrankung hinweist. In diesem Projekt sollen weitere 200 EOOP Patienten mittels eines Genom-weiten Ansatzes untersucht werden, in denen zuvor Mutationen in bekannten Genen ausgeschlossen worden waren. Die Daten aus der Ganzgenomsequenzierung (WGS) werden mittels lokal etablierter Pipelines analysiert, um einen umfassenden Katalog von Einzelnukleotid- (SNVs) und strukturellen Varianten (SVs) zu erstellen. In einem großen Teil der Patienten erwarten wir Veränderungen außerhalb der kodierenden Sequenzen, die über eine Beeinflussung der Genregulation zur Erkrankung führen. Hierbei sind auch oligogene Vererbungsmodi möglich. Zur Aufdeckung der genomischen Regionen, die für Osteoblasten und Osteoklasten relevante Gene regulieren (Knochen-Regulom), werden wir Chromatin-Analysen, ATAC-seq und RNA-seq in mesenchymalen Stromazellen (MSCs), Osteoblasten und Osteoklasten durchführen. Zusätzlich findet ein Chromatin-Conformation-Capture (HiC) statt, das im Zusammenspiel mit den zuvor genannten Analysen eine zuverlässige Kartierung von genregulatorischen Sequenzen und ihre Interaktionsdomänen erlaubt. Dieser kombinierte Ansatz wird dazu beitragen, die Lücke zwischen beobachteter Varianz der Knochenmineraldichte und der geringeren durch GWAS-Loci erklärten Varianz in Form von seltenen genetischen Varianten zu füllen. Unsere Resultate ermöglichen eine Stratifizierung und individualisierte Therapie von EOOP Patienten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Michael Amling; Dr. Dieter Beule; Professor Dr. Ralf Oheim