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免疫系统 遗传研究 感染的保护 传染性疾病

黑死病塑造了免疫基因的进化,为我们今天如何应对疾病设定了方向

2个月前

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发布于2022年10月21日下午3点

国际团队科学家们他们分析了黑死病大流行受害者和幸存者的数百年前的DNA,确定了决定谁活谁死的关键基因差异,以及从那时起我们免疫系统的这些方面是如何继续进化的。

麦克马斯特大学、芝加哥大学、巴斯德研究所和其他组织的研究人员分析并确定了保护一些人免受近700年前席卷欧洲、亚洲和非洲的毁灭性黑死病大流行的基因。他们的研究已经发表在今天的杂志上自然

研究人员报告说,曾经具有抵御黑死病保护作用的相同基因如今与克罗恩病和类风湿关节炎等自身免疫性疾病的易感性增加有关。

研究小组集中研究了黑死病在14世纪中期到达伦敦之前、期间和之后的100年窗口。它仍然是有记录以来人类死亡人数最多的单一事件,在当时世界上一些人口最密集的地区,死亡人数超过50%。

从伦敦黑死病前死亡、死于黑死病或幸存下来的人的遗骸中提取和筛选了500多个古代DNA样本,其中包括埋葬在1348-9年用于大规模埋葬的东史密斯菲尔德鼠疫坑中的人。另外的样本来自丹麦其他五个地点的遗骸。

科学家们寻找与鼠疫相关的基因适应迹象,鼠疫是由这种细菌引起的鼠疫杆菌。

他们发现了四个处于选择状态的基因,所有这些基因都参与了保护我们的系统免受病原体入侵的蛋白质的产生,并发现这些基因的版本,称为等位基因,要么保护一个人,要么使一个人容易受到瘟疫的影响。

个体有两个相同的特定基因副本,被称为ERAP2病毒在大流行中存活的几率要比拥有相反副本的病毒高得多,因为“好的”副本可以更有效地中和病毒鼠疫耶尔森氏菌属通过免疫细胞

“当这种性质的大流行——杀死30%至50%的人口——发生时,人类必然会对保护性等位基因进行选择,也就是说,易受流行病原体影响的人将会死亡。即使是微小的优势也意味着生存或通过的区别。当然,那些处于繁殖年龄的幸存者会把他们的基因传递下去,”进化遗传学家亨德里克·波因纳尔解释道自然他是麦克马斯特古DNA中心的主任,也是迈克尔·g·德格鲁特传染病研究所和麦克马斯特流行病与生物威胁全球联系的首席研究员。

生活在黑死病时期的欧洲人最初非常脆弱因为他们最近没有接触过鼠疫杆菌。在接下来的几个世纪里,随着大流行的浪潮一次又一次地发生,死亡率下降了。

研究人员估计患有这种疾病的人ERAP2保护性等位基因(基因或性状的良好拷贝)的存活几率比那些没有保护等位基因的人高出40%至50%。

这篇论文的作者之一、芝加哥大学遗传医学教授、人类遗传学家路易斯·巴雷罗(Luis Barreiro)说:“与所选位点相关的选择优势是人类有史以来报道过的最强的,这表明单一病原体如何对免疫系统的进化产生如此强烈的影响。”

研究小组报告说,随着时间的推移,我们的免疫系统已经进化到以不同的方式对病原体做出反应,以至于中世纪曾经是抵御瘟疫的保护基因,如今却与自身免疫性疾病的易感性增加有关。这就是进化对我们基因组的平衡。

“这项高度原创的工作只有通过非常互补的团队之间的成功合作才能实现,这些团队在古DNA、人类群体遗传学和活病毒之间的相互作用方面进行了研究鼠疫杆菌和免疫细胞,”该组织负责人哈维尔·皮萨罗-塞尔达说鼠疫巴斯德研究所世界卫生组织鼠疫合作中心研究小组主任。

波因纳尔说:“理解塑造人类免疫系统的动力学是理解过去的流行病(如鼠疫)如何导致我们在现代对疾病的易感性的关键。”

麦克马斯特古DNA中心的研究生詹妮弗·克伦克(Jennifer Klunk)和芝加哥大学的博士后陶拉斯·维吉拉斯(Tauras Vigylas)历时七年的研究成果,对黑死病受害者的免疫基因进行了前所未有的研究。

这项研究由加拿大社会科学和人文研究理事会(SSHRC)、美国国立卫生研究院(NIH)和加拿大高级研究所在人类和微生物组计划下提供部分资金。

就像你在网上读到的任何东西一样,这篇文章不应该被理解为医学建议;在改变你的健康习惯之前,请咨询你的医生或初级保健提供者。本文不打算提供医学诊断、建议、治疗或认可。

内容可以根据风格和长度进行编辑。

以下机构提供的参考/来源/材料:

本文由麦克马斯特大学的米歇尔·多诺万撰写

https://brighterworld.mcmaster.ca/articles/black-death-immunity-genes/

https://www.mcmaster.ca/

http://dx.doi.org/10.1038/s41586-022-05349-x

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