scholarly journals Systems genetics analyses in Diversity Outbred mice inform human bone mineral density GWAS and identify Qsox1 as a novel determinant of bone strength

2020 ◽  
Author(s):  
Basel Al-Barghouthi ◽  
Larry D. Mesner ◽  
Gina M. Calabrese ◽  
Daniel Brooks ◽  
Steve M. Tommasini ◽  
...  
Keyword(s):  
Bone Mineral Density ◽  
Cortical Bone ◽  
Bone Strength ◽  
Bone Mineral ◽  
Association Studies ◽  
Systems Genetics ◽  
Genome Wide Association Studies ◽  
Mineral Density ◽  
Diversity Outbred ◽  
Wide Range

ABSTRACTGenome-wide association studies (GWASs) for osteoporotic traits have identified over 1000 associations; however, their impact has been limited by the difficulties of causal gene identification and a strict focus on bone mineral density (BMD). Here, we used Diversity Outbred (DO) mice to directly address these limitations by performing the first systems genetics analysis of over 50 complex skeletal phenotypes. We applied a network approach to cortical bone RNA-seq data to discover 46 genes likely to be causal for human BMD GWAS associations, including the novel genes SERTAD4 and GLT8D2. We also performed GWAS in the DO for a wide-range of bone traits and identified Qsox1 as a novel gene influencing cortical bone accrual and bone strength. Our results provide a new perspective on the genetics of osteoporosis and highlight the ability of the mouse to inform human genetics.

scholarly journals Systems genetics in diversity outbred mice inform BMD GWAS and identify determinants of bone strength

2021 ◽  
Vol 12 (1) ◽  
Author(s):  
Basel M. Al-Barghouthi ◽  
Larry D. Mesner ◽  
Gina M. Calabrese ◽  
Daniel Brooks ◽  
Steven M. Tommasini ◽  
...  
Keyword(s):  
Cortical Bone ◽  
Bone Strength ◽  
Human Genetics ◽  
Association Studies ◽  
Systems Genetics ◽  
Genome Wide Association Studies ◽  
Mineral Density ◽  
Diversity Outbred ◽  
Wide Range ◽  
Genetics Of Osteoporosis

AbstractGenome-wide association studies (GWASs) for osteoporotic traits have identified over 1000 associations; however, their impact has been limited by the difficulties of causal gene identification and a strict focus on bone mineral density (BMD). Here, we use Diversity Outbred (DO) mice to directly address these limitations by performing a systems genetics analysis of 55 complex skeletal phenotypes. We apply a network approach to cortical bone RNA-seq data to discover 66 genes likely to be causal for human BMD GWAS associations, including the genes SERTAD4 and GLT8D2. We also perform GWAS in the DO for a wide-range of bone traits and identify Qsox1 as a gene influencing cortical bone accrual and bone strength. In this work, we advance our understanding of the genetics of osteoporosis and highlight the ability of the mouse to inform human genetics.

scholarly journals Replication of previous genome-wide association studies of bone mineral density in premenopausal American women

2010 ◽  
Vol 25 (8) ◽  
pp. 1821-1829 ◽  
Author(s):  
Shoji Ichikawa ◽  
Daniel L Koller ◽  
Leah R Padgett ◽  
Dongbing Lai ◽  
Siu L Hui ◽  
...  
Keyword(s):  
Bone Mineral Density ◽  
Bone Mineral ◽  
Association Studies ◽  
Genome Wide Association ◽  
Genome Wide Association Studies ◽  
Mineral Density ◽  
American Women ◽  
Genome Wide

scholarly journals Αποτίμηση γενετικών παραγόντων κινδύνου για διαταραχές των οστών

2020 ◽  
Author(s):  
Μαρία Χρήστου
Keyword(s):  
Bone Mineral Density ◽  
Bone Mineral ◽  
Association Studies ◽  
Genome Wide Association ◽  
P Value ◽  
Genome Wide Association Studies ◽  
Mineral Density ◽  
Genome Wide

Σκοπός της διδακτορικής διατριβής ήταν η αποσαφήνιση της αιτιολογίας της οστεοπόρωσης, της συχνότερης διαταραχής των οστών, μέσω μελέτης της γενετικής πλειοτροπίας της νόσου.Στην προσπάθεια αποτίμησης των πλειοτροπικών γενετικών πολυμορφισμών που σχετίζονται με ελαττωμένη οστική πυκνότητα (Bone Mineral Density, BMD) και διάφορους φαινοτύπους πραγματοποιήθηκε ανασκόπηση της βιβλιογραφίας. Περιγράφηκαν τα πρόσφατα δεδομένα γενετικής πλειοτροπίας μεταξύ της BMD και της οστεοπόρωσης και 5 φαινοτύπων εντός του μυοσκελετικού συστήματος (κάταγμα, οστεοαρθρίτιδα, ρευματοειδής αρθρίτιδα, άλιπη σωματική μάζα, εκφύλιση μεσοσπονδύλιου δίσκου στην οσφυϊκή μοίρα της σπονδυλικής στήλης), καθώς επίσης των ακόλουθων 15 φαινοτύπων εκτός του μυοσκελετικού συστήματος: δείκτης μάζας σώματος, περιφέρεια μέσης, λόγος περιφέρειας μέσης-ισχίου, λιπώδης μάζα, %λίπος, στεφανιαία νόσος, σακχαρώδης διαβήτης τύπου 2, λιπίδια πλάσματος, ύψος, ηλικία εμμηναρχής, ηλικία κατά την εφηβεία γενικότερα, κατανάλωση αλκοόλ, ανδρογενής αλωπεκία, καρκίνος μαστού και εκφύλιση ωχράς κηλίδας σχετιζόμενη με την ηλικία.Στην προσπάθεια περαιτέρω διερεύνησης των ανωτέρω ενδείξεων παρουσίας πλειοτροπίας μεταξύ μυοσκελετικών και μη φαινοτύπων και της ελαττωμένης BMD, καθώς επίσης περαιτέρω κατανόησης της γενετικής αρχιτεκτονικής της BMD, αναζητήθηκαν πλειοτροπικές συσχετίσεις με φαινομενικά μη σχετιζόμενους, μη οστικούς φαινοτύπους. Ειδικότερα, στη φάση ανακάλυψης της οστικής πλειοτροπίας, πραγματοποιώντας ευρεία σάρωση του γονιδιώματος (genome-wide pleiotropy scan), ελέγχθηκαν πολυμορφισμοί του NHGRI-EBI Καταλόγου που σχετίζονται με διάφορους μη οστικούς φαινοτύπους σε προηγούμενες μελέτες ευρείας σάρωσης του γονιδιώματος (Genome Wide Association Studies, GWAS) για συσχέτιση με την BMD (αυχένα κεφαλής μηριαίου οστού, οσφυϊκή μοίρα σπονδυλικής στήλης) σε περισσότερα από 80.000 άτομα του μεγάλου διεθνούς συνασπισμού GEFOS. Στη συνέχεια, στη φάση επικύρωσης της οστικής πλειοτροπίας, οι 72 ισχυρότεροι πολυμορφισμοί από τη φάση ανακάλυψης ελέγχθηκαν για επικύρωση σε περισσότερα από 400.000 άτομα από τη μεγάλη μελέτη UK Biobank.Με αυτόν τον τρόπο εντοπίστηκαν 12 πλειοτροπικοί πολυμορφισμοί που σχετίζονται με την BMD (πτέρνας) και τους ακόλουθους 14 μη οστικούς φαινοτύπους σε επίπεδο p-value<5x10-8: ύψος, περιφέρεια μέσης, νόσος Parkinson, καρκίνος στομάχου μη καρδιακού τύπου, ανδρογενής αλωπεκία, αλλεργικές ασθένειες (άσθμα, πυρετός εκ χόρτου, έκζεμα), ατοπική δερματίτιδα, ατοπία γενικότερα, μαγνήσιο ορού, ηλεκτρολύτες ούρων, πρωτεΐνες ορού, δικτυοερυθροκύτταρα, κατανάλωση καφέ και εκπαιδευτικό επίπεδο. Οι 12 πλειοτροπικοί πολυμορφισμοί βρίσκονταν σε 11 γενετικούς τόπους, σε 8 χρωμοσώματα. Εννέα πολυμορφισμοί περιλαμβάνονταν στον NHGRI-EBI Κατάλογο, ενώ 3 πολυμορφισμοί ήταν γειτονικοί. Συμπερασματικά, η διδακτορική διατριβή ανέδειξε την παρουσία διάφορων φαινοτυπικών συσχετίσεων για την οστεοπόρωση μέσω μελέτης της γενετικής πλειοτροπίας. Αξιοσημείωτα οφέλη από τη διερεύνηση της γενετικής πλειοτροπίας της οστεοπόρωσης αποτελούν οι κλινικές συνέπειες ενσωμάτωσης των μοριακών ανακαλύψεων (υπεύθυνα γονίδια και μονοπάτια) στην αιτιολογία της νόσου. Στόχος είναι οι μελλοντικές προσπάθειες να επικεντρωθούν στην ανάπτυξη νέων φαρμάκων με πλειοτροπικές δράσεις, στην επαναστόχευση των ήδη υπάρχοντων φαρμάκων, καθώς επίσης στην εκτίμηση του κινδύνου ανάπτυξης της νόσου σε άτομα υψηλού κινδύνου.

scholarly journals The Genetics of Bone Loss: Challenges and Prospects

2011 ◽  
Vol 96 (5) ◽  
pp. 1258-1268 ◽  
Author(s):  
Braxton D. Mitchell ◽  
Laura M. Yerges-Armstrong
Keyword(s):  
Bone Mineral Density ◽  
Bone Loss ◽  
Bone Mineral ◽  
Association Studies ◽  
Evidence Synthesis ◽  
Susceptibility Genes ◽  
Genome Wide Association ◽  
Genome Wide Association Studies ◽  
Mineral Density ◽  
Genome Wide

Context: A strong genetic influence on bone mineral density has been long established, and modern genotyping technologies have generated a flurry of new discoveries about the genetic determinants of bone mineral density (BMD) measured at a single time point. However, much less is known about the genetics of age-related bone loss. Identifying bone loss-related genes may provide new routes for therapeutic intervention and osteoporosis prevention. Evidence Acquisition: A review of published peer-reviewed literature on the genetics of bone loss was performed. Relevant studies were summarized, most of which were drawn from the period 1990–2010. Evidence Synthesis: Although bone loss is a challenging phenotype, available evidence supports a substantial genetic contribution. Some of the genes identified from recent genome-wide association studies of cross-sectional BMD are attractive candidate genes for bone loss, most notably genes in the nuclear factor κB and estrogen endocrine pathways. New insights into the biology of skeletal development and regulation of bone turnover have inspired new hypotheses about genetic regulation of bone loss and may provide new directions for identifying genes associated with bone loss. Conclusions: Although recent genome-wide association and candidate gene studies have begun to identify genes that influence BMD, efforts to identify susceptibility genes specific for bone loss have proceeded more slowly. Nevertheless, clues are beginning to emerge on where to look, and as population studies accumulate, there is hope that important bone loss susceptibility genes will soon be identified.

scholarly journals Identification of a novelFGFRL1MicroRNA target site polymorphism for bone mineral density in meta-analyses of genome-wide association studies

2015 ◽  
Vol 24 (16) ◽  
pp. 4710-4727 ◽  
Author(s):  
Tianhua Niu ◽  
Ning Liu ◽  
Ming Zhao ◽  
Guie Xie ◽  
Lei Zhang ◽  
...  
Keyword(s):  
Bone Mineral Density ◽  
Bone Mineral ◽  
Association Studies ◽  
Target Site ◽  
Genome Wide Association ◽  
Genome Wide Association Studies ◽  
Mineral Density ◽  
Genome Wide ◽  
Meta Analyses

Discerning the complex genetic architecture of human bone mineral density (BMD) variation using genome-wide association studies (GWAS)

Bone ◽  
2010 ◽  
Vol 47 ◽  
pp. S65-S66
Author(s):  
K. Estrada⁎ ◽  
J. Park ◽  
J.B. van Meurs ◽  
H.A. Pols ◽  
A. Hofman ◽  
...  
Keyword(s):  
Bone Mineral Density ◽  
Bone Mineral ◽  
Genetic Architecture ◽  
Association Studies ◽  
Human Bone ◽  
Genome Wide Association ◽  
Genome Wide Association Studies ◽  
Mineral Density ◽  
Genome Wide

scholarly journals Meta-analysis of gene-based genome-wide association studies of bone mineral density in Chinese and European subjects

2011 ◽  
Vol 23 (1) ◽  
pp. 131-142 ◽  
Author(s):  
C.-L. Cheung ◽  
P.-C. Sham ◽  
S.-M. Xiao ◽  
C. H. Bow ◽  
A. W.-C. Kung
Keyword(s):  
Bone Mineral Density ◽  
Bone Mineral ◽  
Association Studies ◽  
Meta Analysis ◽  
Genome Wide Association ◽  
Genome Wide Association Studies ◽  
Mineral Density ◽  
Genome Wide

scholarly journals Transcriptome-wide Association Study and eQTL colocalization identify potentially causal genes responsible for bone mineral density GWAS associations

2021 ◽  
Author(s):  
Basel M Al-Barghouthi ◽  
Will T Rosenow ◽  
Kang-Ping Du ◽  
Jinho Heo ◽  
Robert Maynard ◽  
...  
Keyword(s):  
Bone Mineral Density ◽  
Bone Mineral ◽  
Complex Traits ◽  
Association Studies ◽  
Tissue Expression ◽  
Genome Wide Association Studies ◽  
Biological Processes ◽  
Mineral Density ◽  
Genome Wide ◽  
Causal Genes

Genome-wide association studies (GWASs) for bone mineral density (BMD) have identified over 1,100 associations to date. However, identifying causal genes implicated by such studies has been challenging. Recent advances in the development of transcriptome reference datasets and computational approaches such as transcriptome-wide association studies (TWASs) and expression quantitative trait loci (eQTL) colocalization have proven to be informative in identifying putatively causal genes underlying GWAS associations. Here, we used TWAS/eQTL colocalization in conjunction with transcriptomic data from the Genotype-Tissue Expression (GTEx) project to identify potentially causal genes for the largest BMD GWAS performed to date. Using this approach, we identified 512 genes as significant (Bonferroni <= 0.05) using both TWAS and eQTL colocalization. This set of genes was enriched for regulators of BMD and members of bone relevant biological processes. To investigate the significance of our findings, we selected PPP6R3, the gene with the strongest support from our analysis which was not previously implicated in the regulation of BMD, for further investigation. We observed that Ppp6r3 deletion in mice decreased BMD. In this work, we provide an updated resource of putatively causal BMD genes and demonstrate that PPP6R3 is a putatively causal BMD GWAS gene. These data increase our understanding of the genetics of BMD and provide further evidence for the utility of combined TWAS/colocalization approaches in untangling the genetics of complex traits.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document