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古DNA揭示结核病如何塑造人类免疫系统

来源:生物谷 2021-03-05 15:17

新冠肺炎(COVID-19)只是一种对人类生活产生了巨大影响的新发传染病。而一项新研究利用古人类DNA揭示了在过去2000年里,结核病如何影响欧洲人,特别是对人类基因组的影响。3月5日,相关论文刊登于Cell Press细胞出版社旗下期刊 American Journal of Human Genetics(《美国人类遗传学杂志》)上。该论文不仅对进化遗传学研究有意义,也对研究遗传学如何影响免疫系统有意义。

 

法国巴斯德研究所的资深作者Lluis Quintana-Murci说:“今天的人类是那些战胜了诸多灾难幸存下来的人们的后代,例如气候变化和大流行病,包括黑死病、西班牙流感和肺结核。这项工作利用了群体遗传学来分析自然选择是如何影响我们基因组的。”

 

这项研究的重点是TYK2基因的一个变种,被称为P1104A。该论文第一作者、巴黎大学影像研究所遗传疾病领域博士生Gaspard Kerner之前发现,当该变种是纯合子时,它与感染结核分枝杆菌后患病的风险增加有关。(TYK2通过影响干扰素信号通路参与免疫功能。)Kerner开始与进化基因组学专家Quintana-Murci合作,在进化和自然选择的背景下研究人类结核病的遗传决定因素。

 

研究人员利用一个包含1000多个欧洲古人类基因组的大型数据集发现,P1104A变异首次出现于3万多年前。进一步分析表明,这种变异的频率在大约2000年前急剧下降,这段时间也大约是当时传染性结核分枝杆菌开始流行的时期。该变异与其他感染性细菌或病毒无关。

 

Kerner说:“如果你的基因组中携带了这种变异的两个拷贝,并且你遇到了结核分枝杆菌,你就很有可能会生病。在青铜时代,这种变异更为频繁,但我们看到,随着欧洲结核病流行,它开始被负选择。”(注:负选择是自然选择的一种形式,又称纯化选择。突变的等位基因是有害的,在选择中处于劣势,因而在群体中被淘汰。

 

Quintana-Murci解释说:“这项工作的美妙之处在于,我们使用了群体遗传学方法重建了一种流行病的历史。我们可以使用这些方法尝试了解,在过去1万年里,哪些免疫基因变异增加最多,这就表明它们是最有益的,以及哪些因负选择减少最多。”

 

他补充说,这类研究可以补充其他免疫学研究,例如在实验室进行的研究。此外,两位研究人员都表示,这些工具可以用来研究多种传染病的许多不同基因变异的历史和影响。

 

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This work was supported by the Institut Pasteur, the College de France, the Centre Nationale de la Recherche Scientifique (CNRS), the Agence Nationale de la Recherche (ANR), the French Government's Investissement d'Avenir program, Laboratoires d'Excellence "Integrative Biology of Emerging Infectious Diseases" and "Milieu Interieur,", the Fondation pour la Recherche Medicale, the Fondation Allianz-Institut de France, and the Fondation de France. Kerner was supported by the Imagine Institute with the grant "Imagine Thesis Award."

 

American Journal of Human Genetics, 作者Kerner等: "Human ancient DNA analyses reveal the high burden of tuberculosis in Europeans over the last 2,000 years"

文章URL https://www.cell.com/ajhg/fulltext/S0002-9297(21)00051-3 

DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.ajhg.2021.02.009 

 

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请联系: jo.xing@cell.com 获取原文PDF


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