Древна ДНК разкрива причината за по-голямата заболеваемост от множествена склероза в Европа

Голям международен екип, който включва 175 изследователи от целия свят и бива ръководен от проф. Еске Уелеслиу от университетите в Кеймбридж и Копенхаген, проф. Томас Верге от Копенхагенския университет и проф. Расмус Нилсен от Калифорнийския университет в Бъркли, създава най-голямата в света генна банка на древните хора, живели в Западна Европа и Азия до преди 34 000 години. За целта учените анализират костите и зъбите на близо 5000 древни обитатели, които са част от музейните сбирки в Европа и Западна Азия, и генерират ДНК профили от различните периода. След това сравняват древните ДНК с данни от съвременната ДНК на 400 000 души, живеещи във Великобритания, които се съхраняват в UK Biobank.

Втората важна цел, която изследователите постигат, е, че успяват да картографират историческото разпространение на гени и на болести. Постигат това като секвенират древна човешка ДНК и я сравняват със съвременни проби.

Множествената склероза – привнесена в Северозападна Европа преди 5000 години

В хода на изследването учените установяват, че гените, които увеличават значително риска от развитие на множествена склероза, се появяват в Северозападна Европа преди около 5000 години. Става чрез пастирите на овце и говеда, които мигрират от изток.

Анализът на ДНК на древните човешки кости и зъби, които са открити на различни места в района на Евразия, позволява на изследователите да проследят географското разпространение на множествената склероза при това от произхода й в Понтийската степ – регион, който обхваща части от днешна Украйна, Югозападна Русия и западната част на Казахстан.

>>>Протеиновите молекули ITGA3 играят ключова роля за развитието на множествената склероза

Изследователите откриват, че генетичните варианти, които традиционно се свързват с риска от развитие на множествена склероза, „пътуват“ заедно с хората от времето на Ямната култура. А това са предимно пастири, които мигрират от Понтийската степ в Северозападна Европа.

Генетичните варианти помагат на хората от Ямната култура за оцеляването им като най-вероятно ги предпазват от възможността да се заразят от овцете и кравите, за които се грижат. Всъщност тези вариации на практика повишават активността на имунната система и така реално помагат. В същото време обаче, оказва се, че тези генетични вариации имат и друг ефект, който не може да бъде наречен положителен, защото повишават риска от развитие на множествена склероза.

Директорът на проекта и експерт по анализ на древна ДНК проф. Еске Уилерслиу е категоричен: „Резултатите, които получихме, променят виждането ни за това какви са причините за появата на множествената склероза, но ще имат и отражение върху начина, по който заболяването се лекува“.

Както поясняват учените най-старият геном в набора от данни е на индивид, живял преди приблизително 34 000 години. Възрастта на останалите варира от мезолита и неолита през бронзовата и желязната епоха и периода на викингите, та до Средновековието.

>>>Клетъчна терапия може да се превърне в бъдещо лекарство за множествена склероза

Анализът успява да обясни градиента север – юг. При него съвременните случаи на множествена склероза са два пъти повече в Северна отколкото в Южна Европа.

От генетична гледна точка хората от Ямната култура биват смятани за предци на по-голямата част от живеещите днес в Северозападна Европа, докато генетичното им влияние върху днешното населени на Южна Европа е много по-слабо.

Предишни изследвания на екипа открояват 233 генетични варианта, които увеличават риска от появата на множествена склероза. И тъй като тези варианти се влияят още от факторите на околната среда и начина на живот, това увеличава с 30% риска от заболяването. Новото проучване открива, че този съвременен генетичен рисков профил за множествена склероза присъства в кости и зъби, които са на хиляди години.

„Получените резултати ни изумиха. Сигурно защото представляват огромен скок напред в нашето разбиране не само за еволюцията на множествената склероза, но и за други автоимунни заболявания. Показването на това как начинът на живот на предците ни е оказал влияние върху съвременния риск от заболяване, подчертава ясно доколко ние и съвременният ни свят сме реципиенти на древни имунни системи“, споделя от своя страна постдокторантът в катедрата по зоология на Кеймбриджкия университет и първи автор на изследването за множествената склероза.

>>>Първият човешки пангеном съдържа геномите на 47 представители на расови и етнически групи

Друг от участниците в проучването проф. Ларс Фугер от Университета в Оксфорд определя по следния начин резултатите: „Това означава, че вече сме в състояние да разберем заболяването и да търсим лечение за него според това, което то представлява всъщност – резултат от генетична адаптация към определени условия на околната среда, появили се през праисторическата епоха“.

За първата по рода си генна банка

Настоящите открития стават реалност благодарение на анализа на данните, които се съхраняват в уникалната генна банка на древна ДНК. Създадена е през последните пет години от екипа и не би била възможна без финансирането от фондация Lundbeck.

Помощта е в размер на 8 000 000 евро, дарени за изследването, което се извършва в центъра на фондацията GeoGenetics Center в университета в Копенхаген. Както пояснява директорът на изследванията в Lundbeck Ян Егберг, екипът им се фокусира върху мозъчните разстройства и това е причината да подкрепят „новаторския начин за придобиване на по-задълбочено разбиране по въпроса как генетичната архитектура, която е в основата на мозъчните разстройства, се е развила с течение на времето“.

Проф. Еске Уилерслиу определя създаването на генната банка от древна ДНК на обитателите на Евразия от миналото като колосален проект, реализиран със сътрудничеството с музеи от целия регион.

>>>Енигматичната Y хромозома е разчетена напълно

„Показахме, че нашата банка работи като прецизен инструмент, който може да ни подтикне към нови прозрения за човешките заболявания, когато това се комбинира с анализи на днешните данни за човешката ДНК, но и с информацията от няколко други изследователски области. Само по себе си това е невероятно и няма никакво съмнение, че има много приложения извън изследванията, посветени на множествената склероза.“

Кратко обобщение на откритията

Международният екип открива:

• Произхода на невродегенаритвните заболявания, сред които и множествената склероза
• Защо съвременните северноевропейци са по-високи от жителите на Южна Европа
• Как голямата миграция преди 5000 години въвежда рискови гени сред населяващите Северозападна Европа и оставя в наследство по-високи нива на множествена склероза днес
• Да имаш гена на множествена склероза е предимство в онези далечни времена, защото предпазва древните скотовъдци от заразяване с инфекциозни болести от животните, които отглеждат
• Гените, за които е известно, че увеличават риска от заболявания като диабет тип 2 и Алцхаймер, са проследени до ловци-събирачи (общество, при което основното средство за препитание е директното набавяне на растения и месо от животни от природата).

Резултатите са представени в четири статии, публикувани Nature, в които екипът показва ново биологично разбиране на инвалидизиращите разстройства.

Какво още откриват учените благодарение на древната генна банка

Докато в първата статия са представени резултатите за множествената склероза, то във втората темата е за физическите черти и рисковете от заболяванията на съвременните европейци.

Водещият автор д-р Евън Ървин-Пийз казва: „Поразително е, че начинът на живот на хората в Евразийския регион през последните 10 000 години е довел до генетично наследство, което оказва влияние върху потомците им днес както за физическия им вид, така и за риска от развитие на редица заболявания.“

Изводите за нашата генетична история са направени след сравняване между ДНК от 1664 археологически скелета на праисторически обитатели на Евразия от мезолита до 1000 години преди новата ера с повече от 400 000 ДНК профила на съвременни европейци.

Какво открива екипът:

• Европейците от Северозападна са по-високи от тези в Южна Европа. Генетичното предразположение затова най-вероятно идва от Ямната култура.
• Рискът от заболяване е повлиян от ДНК на представителят на древните популации, мигрирали през Евразия след последната ледникова епоха. Южноевропейците имат много древна скотовъдна ДНК и са генетично предразположени към развитието на биполярно разстройство. При европейците от Северозападния район има по-голям генетичен риск от множествена склероза, а източноевропейците са с повишен генетичен риск от развитието на Алцхаймер и диабет тип 2.
• ДНК анализът на праисторическите обитатели на Евразия разкрива още, че способността да се усвоява захарта в млякото и млечните продукти или така наречената лактозна толерантност се появява в Европа преди 6000 години.
• И не на последно място става ясно, че способността да се оцелява по-добре при диета, която е богата на зеленчуци, е записана в гените на европейците преди около 5900 години още в зората на неолита.

Интерес провокира и четвъртата статия, която преобръща мнението, че предците на днешните датчани са били ловци и събирачи от каменната епоха. Екипът на проф. Кристиан Кристиансен прави анализ на ДНК от 100 скелета на праисторическите обитатели, живели преди 10 000 и преди 2700 години в района, известен в настоящето като Дания.

В резултат на работата си учените откриват, че от последната ледникова епоха преди около 12 000 години, в Дания протичат два процеса на почти пълна реорганизация на популацията. При това вторият е все още видим в генотипа на днешна Скандинавия.

Преди 5 900 години в зората на неолита група земеделци с генетични корени от Анатолия (азиатската част на днешна Турция) носят нов тип земеделска култура в Дания. В резултат на това се променя диетата и това е видно от анализите на костния материал. Промените показват, че земеделският начин на живот измества напълно ловно-събираческите групи, които живеят в района. По-късно около 5000 година се появява Ямната култура, която замества анатолийските земеделци. Представителите на тази култура са най-близките предци на етническите групи в днешна Дания.

Предстоящо

Екипът планира началото на нови проучвания за други неврологични състояния. Това включва болестите на Паркинсон и Алцхаймер и различни видове психиатрични разстройства, сред които дефицита на внимание и хиперактивност и шизофрения.