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利用古基因組學闡明10000年的免疫系統進化

基因組


利用古基因組學闡明10000年的免疫系統進化


利用古基因組學闡明10000年的免疫系統進化 。（加斯帕德·克納，巴斯德研究所）
據美國物理學家組織網（作者：巴斯德研究所）：在1950年代 ， 遺傳學家J.B.S. Haldane將導致非洲常見紅細胞異常的突變的維持或持續歸因于這些異常提供的對瘧疾的保護，瘧疾是一種奪走數百萬人生命的流行性感染 。這一理論表明，病原體是人類面臨的最強選擇壓力之一 。一些群體遺傳學研究隨后證實了這一理論 。
但主要問題仍然存在，特別是關于病原體對人類施加的最強選擇壓力的特定時代及其對當今發生炎癥或自身免疫性疾病的風險的影響 。
為了解決這些問題，巴斯德研究所、巴黎城市大學、法國國家科學研究中心和法蘭西學院的科學家與想象研究所和洛克菲勒大學（美國）合作，采用了一種基于古基因組學的方法 。
這門研究化石遺骸DNA的學科導致了關于人類和人類疾病的歷史和進化的重大發現，正如將2022年諾貝爾生理學或醫學獎授予古遺傳學家斯萬特·帕博（Svante Pääbo）的決定所說明的那樣 。
在巴斯德研究所領導的研究中，科學家們分析了過去一萬年來生活在歐洲的2，800多人的基因組變異性 - 涵蓋新石器時代，青銅時代 ， 鐵器時代 ， 中世紀和現在 。
通過重建數十萬個基因突變隨時間推移的進化 ， 科學家們最初發現了在歐洲頻率迅速增加的突變，這表明它們是有利的 。這些在“積極”自然選擇下進化的突變主要位于89個富含與先天免疫反應相關功能的基因中，特別是負責抗病毒活性的OAS基因和負責ABO血型系統的基因 。
令人驚訝的是，這些證明遺傳適應致病環境的正向選擇事件中的大多數都是最近才開始的，從大約4，500年前的青銅時代開始 ?？茖W家們通過這一時期人口的增長和/或青銅時代病原體施加的強大選擇壓力來解釋這種適應的“加速”，這可能與瘟疫等嚴重傳染病的傳播有關 。
與此同時，科學家們還研究了相反的情況，換句話說，突變的頻率在過去一萬年中顯著下降 。這些突變可能受到“陰性”選擇的影響，因為它們會增加患病的風險 。
他們再次指出 ， 這些選拔活動主要始于青銅時代 。許多這些不利突變也位于與先天免疫反應相關的基因中，例如TYK2，LPB ， TLR3和IL23R，并且已在實驗研究中證實在傳染病風險方面具有有害影響 。研究結果強調了在傳染病遺傳易感性研究中采用進化方法的價值 。
最后，科學家們探討了這樣一種理論，即過去病原體施加的選擇使等位基因具有對傳染病的抵抗力，但反過來，這些等位基因增加了當今自身免疫或炎癥性疾病的風險 。他們調查了已知增加對結核病、肝炎、艾滋病毒或 COVID-19 易感性的幾千個突變 ， 其次是類風濕性關節炎、系統性紅斑狼瘡或炎癥性腸病 。
通過觀察這些突變隨時間的演變，他們觀察到那些與炎癥性疾?。ò寺薅韃 。┓縵趙黽酉喙氐耐槐湓詮?0，000年中變得更加頻繁，而與患傳染病風險相關的突變的頻率下降 。
“這些結果表明，自新石器時代以來，歐洲人患炎癥性疾病的風險有所增加，因為突變的積極選擇提高了對傳染病的抵抗力 ， ”該研究主任兼人類進化遺傳學部門負責人Lluis Quintana-Murci解釋說（巴斯德研究所/ CNRS進化基因組學，建模和健康部門/巴黎大學城） 。
這項研究利用了古基因組學的巨大潛力，結果表明 ， 自然選擇在過去一萬年中一直針對歐洲的人類免疫基因 ， 特別是自青銅時代開始以來，并導致了當今傳染病和炎癥性疾病風險的差異 。