Fibrous dysplasia (FD) is a mosaic skeletal disorder caused by somatic activating variants in

ABSTRACT Metabolic bone diseases are a collection of disorders resulting in diminished skeletal integrity and changes in bone mass due to perturbations in the life-long process of bone remodeling. Perturbations in the number, size and nuclear multiplicity of osteoclasts underpin the development of diverse metabolic bone diseases that impact >13% of adults over age 50 world-wide. Each metabolic bone disease (e.g., osteoporosis, Paget’s disease, fibrous dysplasia (FD), osteopetrosis) presents with unique phenotypes, rises from distinct etiologies and progresses with disparate severities, but all are underpinned by a breakdown in osteoclast formation/function. These perturbations of osteoclast formation/function either stem from or cause dysfunctional osteoclast-osteoblast coordination. Unfortunately, a mechanistic understanding of osteoclast-osteoblast coordination and communication is lacking and represents a major barrier to understanding the biology underpinning bone remodeling and the development of effective treatments targeting this process. Here we have developed an inducible ex vivo culture model that models osteoclast-osteoblast coordination in the bone remodeling compartment. Doxycycline addition to cultures activates Gα s R201C expression and RANKL release from osteoprogenitors, which elicits the differentiation and fusion of neighboring preosteoclasts. In turn, multinucleated osteoclast formation promotes the proliferation of osteoprogenitors, accompanied by the robust release of RANK + extracellular vesicles, all within ∼4 days. This system recapitulates many aspects of the complex osteoclast-osteoblast coordination required for the function of the bone remodeling compartment in both health and diseases underpinned by excessive osteoclast formation. Moreover, based on the ease of isolation, culture, reproducibility and the general adaptability of these cultures to a variety of assays, we expect that this new model will expedite the investigation of osteoclast-osteoblast coordination and osteoclast fusion in bone remodeling and offer a powerful tool for evaluating signaling cascades and novel therapeutic interventions in osteoclast-linked skeletal disease. One-Sentence Summary Conditional, inducible, ex vivo marrow explants offer a novel tool for studying osteoclast formation and osteoclast-osteoblast coordination in a rapid convenient culture model.

Abstract Jansen metaphyseal chondrodysplasia (JMC) is an ultra-rare disorder caused by constitutive activation of parathyroid hormone type 1 receptor (PTH1R). We sought to characterize the craniofacial phenotype of patients with the disease. Six patients with genetically confirmed JMC underwent comprehensive craniofacial phenotyping revealing a distinct facial appearance that prompted a cephalometric analysis demonstrating a pattern of mandibular retrognathia. Oral examination was notable for flat and shallow palate, delayed eruption pattern and impacted maxillary teeth. Subclinical and/or mild hearing loss was noted in 4 of 5 patients studied. The most common etiology was conductive, likely due to overcrowding of epitympanum which impedes the normal vibration of ossicles to sound. Paranasal sinus obliteration was noted in 5 of 6 patients. Computed tomography (CT) scan evaluation of craniofacial bones revealed bilaterally symmetric expansile lesions with predominant involvement of neural crest cell (NCC)-derived bones. Bilateral narrowing of facial nerve canals, particularly at the labyrinthine segment, was seen in 5 of 6 patients when compared to age-matched controls; one patient presented with progressive facial nerve palsy. Sagittal suture craniosynostosis was present in 5 of 6 patients – one of whom had a history of cranial reconstruction for pansynostosis in infancy. All patients demonstrated a significant degree of upper airway stenosis, as well as a more anterior hyoid bone displacement. Two patients had a diagnosis of obstructive sleep apnea. 18F-NaF PET-CT revealed increased uptake associated with the skull base and gnathic bones in all patients. In conclusion, this first detailed systematic evaluation of the craniofacial phenotype of patients with JMC demonstrates a distinct and pronounced phenotype that predominantly affects the NCC-derived cranial bones indicating a critical role of PTH1R signaling in their development. These affects can result in significant disease-related morbidity, include hearing loss, nerve compression, craniosynostosis, dentoskeletal malocclusion, and airway compromise; all of which require close monitoring. Clinical Trial number: NCT04969926