In this multicenter trial, we randomly assigned 131 patients who had one to three painful osteoporotic vertebral compression fractures to undergo either vertebroplasty or a simulated procedure without cement (control group). The primary outcomes were scores on the modified Roland–Morris Disability Questionnaire (RDQ) (on a scale of 0 to 23, with higher scores indicating greater disability) and patients' ratings of average pain intensity during the preceding 24 hours at 1 month (on a scale of 0 to 10, with higher scores indicating more severe pain). Patients were allowed to cross over to the other study group after 1 month.

Familial expansile osteolysis1,2 (FEO, MIM 174810) is a rare, autosomal dominant bone disorder characterized by focal areas of increased bone remodelling. The osteolytic lesions, which develop usually in the long bones during early adulthood, show increased osteoblast and osteoclast activity. Our previous linkage studies mapped the gene responsible for FEO to an interval of less than 5 cM between D18S64 and D18S51 on chromosome 18q21.2–21.3 in a large Northern Irish family3,4. The gene encoding receptor activator of nuclear factor-κ B (RANK; ref. 5), TNFRSF11A, maps to this region. RANK is essential in osteoclast formation6,7. We identified two heterozygous insertion mutations in exon 1 of TNFRSF11A in affected members of four families with FEO or familial Paget disease of bone (PDB). One was a duplication of 18 bases and the other a duplication of 27 bases, both of which affected the signal peptide region of the RANK molecule. Expression of recombinant forms of the mutant RANK proteins revealed perturbations in expression levels and lack of normal cleavage of the signal peptide. Both mutations caused an increase in RANK-mediated nuclear factor-κB (NF-κB) signalling in vitro, consistent with the presence of an activating mutation.

Osteoporosis is a common disease with a strong genetic component. We previously described a polymorphic Sp1 binding site in the COL1A1 gene that has been associated with osteoporosis in several populations. Here we explore the molecular mechanisms underlying this association. A meta-analysis showed significant associations between COL1A1 “s” alleles and bone mineral density (BMD), body mass index (BMI), and osteoporotic fractures. The association with fracture was stronger than expected on the basis of the observed differences in BMD and BMI, suggesting an additional effect on bone strength. Gel shift assays showed increased binding affinity of the “s” allele for Sp1 protein, and primary RNA transcripts derived from the “s” allele were approximately three times more abundant than “S” allele–derived transcripts in “Ss” heterozygotes. Collagen produced from osteoblasts cultured from “Ss” heterozygotes had an increased ratio of α1(I) protein relative to α2(I), and this was accompanied by an increased ratio of COL1A1 mRNA relative to COL1A2. Finally, the yield strength of bone derived from “Ss” individuals was reduced when compared with bone derived from “SS” subjects. We conclude that the COL1A1 Sp1 polymorphism is a functional genetic variant that predisposes to osteoporosis by complex mechanisms involving changes in bone mass and bone quality.

Osteoporosis is a common disorder with a strong genetic component. One way in which the genetic component could be expressed is through polymorphism of COLIA1, the gene for collagen type Iα1, a bone-matrix protein.

Accelerated osteoclastic bone resorption has a central role in the pathogenesis of osteoporosis and other bone diseases. Identifying the molecular pathways that regulate osteoclast activity provides a key to understanding the causes of these diseases and to the development of new treatments. Here we show that mice with inactivation of cannabinoid type 1 (CB1) receptors have increased bone mass and are protected from ovariectomy-induced bone loss. Pharmacological antagonists of CB1 and CB2 receptors prevented ovariectomy-induced bone loss in vivo and caused osteoclast inhibition in vitro by promoting osteoclast apoptosis and inhibiting production of several osteoclast survival factors. These studies show that the CB1 receptor has a role in the regulation of bone mass and ovariectomy-induced bone loss and that CB1- and CB2-selective cannabinoid receptor antagonists are a new class of osteoclast inhibitors that may be of value in the treatment of osteoporosis and other bone diseases.

Osteoarthritis affects over 300 million people worldwide. Here, we conduct a genome-wide association study meta-analysis across 826,690 individuals (177,517 with osteoarthritis) and identify 100 independently associated risk variants across 11 osteoarthritis phenotypes, 52 of which have not been associated with the disease before. We report thumb and spine osteoarthritis risk variants and identify differences in genetic effects between weight-bearing and non-weight-bearing joints. We identify sex-specific and early age-at-onset osteoarthritis risk loci. We integrate functional genomics data from primary patient tissues (including articular cartilage, subchondral bone, and osteophytic cartilage) and identify high-confidence effector genes. We provide evidence for genetic correlation with phenotypes related to pain, the main disease symptom, and identify likely causal genes linked to neuronal processes. Our results provide insights into key molecular players in disease processes and highlight attractive drug targets to accelerate translation.

Genome integrity is continuously challenged by the DNA damage that arises during normal cell metabolism. Biallelic mutations in the genes encoding the genome surveillance enzyme ribonuclease H2 (RNase H2) cause Aicardi-Goutières syndrome (AGS), a pediatric disorder that shares features with the autoimmune disease systemic lupus erythematosus (SLE). Here we determined that heterozygous parents of AGS patients exhibit an intermediate autoimmune phenotype and demonstrated a genetic association between rare RNASEH2 sequence variants and SLE. Evaluation of patient cells revealed that SLE- and AGS-associated mutations impair RNase H2 function and result in accumulation of ribonucleotides in genomic DNA. The ensuing chronic low level of DNA damage triggered a DNA damage response characterized by constitutive p53 phosphorylation and senescence. Patient fibroblasts exhibited constitutive upregulation of IFN-stimulated genes and an enhanced type I IFN response to the immunostimulatory nucleic acid polyinosinic:polycytidylic acid and UV light irradiation, linking RNase H2 deficiency to potentiation of innate immune signaling. Moreover, UV-induced cyclobutane pyrimidine dimer formation was markedly enhanced in ribonucleotide-containing DNA, providing a mechanism for photosensitivity in RNase H2-associated SLE. Collectively, our findings implicate RNase H2 in the pathogenesis of SLE and suggest a role of DNA damage-associated pathways in the initiation of autoimmunity.