“令人震惊”的发现——科学家揭示了神经退行性疾病的惊人起源

“令人震惊”的发现——科学家揭示了神经退行性疾病的惊人起源

研究人员建立了世界上最大的古代人类DNA基因库,分析了长达34,000年前的遗骸,以追踪基因和疾病的传播。主要发现包括多发性硬化症风险基因的历史引入欧洲以及神经退行性疾病的遗传起源。这项研究为疾病演变和治疗提供了新的见解,标志着在理解古代遗传学与现代健康之间相互作用方面取得了重大进展。

研究人员通过分析近5000名生活在西欧和亚洲的近34000人的骨骼和牙齿,创建了世界上最大的古代人类基因库。

通过对古代人类DNA进行测序并将其与现代样本进行比较,国际专家团队绘制了基因和疾病随人口迁移的历史传播图。

最近在同一期《自然》杂志上发表的四篇开创性研究论文中揭示了“令人震惊”的结果,并为衰弱性疾病提供了新的生物学理解。

 

这项非凡的研究涉及一个由剑桥大学和哥本哈根大学的Eske Willerslev教授、哥本哈根大学的Thomas Werge教授和加州大学伯克利分校的Rasmus Nielsen教授领导的大型国际团队,并涉及来自全球的175名研究人员的贡献。

科学家们发现:

  • 包括多发性硬化症在内的神经退行性疾病的惊人起源
  • 为什么今天的北欧人比南欧人高
  • 大约 5,000 年前的大规模迁徙如何将风险基因引入欧洲西北部的人群中——留下了今天 MS 发病率较高的遗产
  • 携带多发性硬化症基因在当时是一个优势,因为它可以保护古代农民免受牛羊的传染病感染
  • 已知会增加阿尔茨海默氏症和2型糖尿病等疾病风险的基因可以追溯到狩猎采集者
  • 未来的分析有望揭示更多关于自闭症、多动症、精神分裂症、双相情感障碍和抑郁症的遗传标记

北欧是世界上多发性硬化症患病率最高的地区。一项新的研究发现,大约5000年前,从东方迁徙的牧羊人和牧民将显着增加一个人患多发性硬化症(MS)风险的基因引入欧洲西北部。

遗传史和疾病

通过分析在欧亚大陆各地有记录的地点发现的古代人类骨骼和牙齿的DNA,研究人员追踪了多发性硬化症的地理传播,从其起源到庞蒂克草原(一个横跨现在乌克兰、俄罗斯西南部和西哈萨克斯坦地区的部分地区)。

他们发现,与患多发性硬化症风险相关的遗传变异与亚姆纳亚人“旅行”,亚姆纳亚人是越过庞蒂克草原迁移到欧洲西北部的牧民。

这些基因变异为亚姆纳亚人提供了生存优势,很可能是通过保护他们免受羊和牛的感染。但它们也增加了患多发性硬化症的风险。

“对于亚姆纳亚人来说,携带多发性硬化症风险基因一定是一个明显的优势,即使在到达欧洲之后,尽管这些基因不可否认地增加了他们患多发性硬化症的风险,”剑桥大学和哥本哈根大学的Eske Willerslev教授说,圣约翰学院的研究员,古代DNA分析专家和该项目的主任。

他补充说:“这些结果改变了我们对多发性硬化症病因的看法,并对其治疗方式产生了影响。

标本的年龄范围从中石器时代和新石器时代到青铜时代、铁器时代和维京时期,再到中世纪。数据集中最古老的基因组来自大约34,000年前的个体。

这些发现为“南北梯度”提供了解释,其中北欧的现代多发性硬化症病例大约是南欧的两倍,这对研究人员来说一直是个谜。

从遗传学的角度来看,亚姆纳亚人被认为是当今西北欧大部分地区居民的祖先。它们对当今南欧人口的遗传影响要弱得多。

先前的研究已经确定了 233 种遗传变异,这些变异会增加患 MS 的风险。这些变异也受到环境和生活方式因素的影响,使疾病风险增加约30%。这项新的研究发现,这种现代多发性硬化症的遗传风险特征也存在于数千年前的骨骼和牙齿中。

“这些结果让我们所有人都感到震惊。它们为我们对多发性硬化症和其他自身免疫性疾病的演变的理解提供了巨大的飞跃。展示我们祖先的生活方式如何影响现代疾病风险,只是强调了我们在现代世界中是古代免疫系统的接受者,“剑桥大学动物学系博士后、该论文的合著者William Barrie博士说。

多发性硬化症是一种神经退行性疾病,身体的免疫系统错误地攻击大脑和脊髓神经纤维周围的“绝缘层”。这会导致称为复发的症状发作以及称为进展的长期退化。

牛津大学约翰·拉德克利夫医院(John Radcliffe Hospital)多发性硬化症研究教授兼顾问医师Lars Fugger教授说:“这意味着我们现在可以理解并寻求治疗多发性硬化症的实际情况:这是对我们史前时期发生的某些环境条件的遗传适应的结果。

牛津大学的另一位合著者阿斯特丽德·艾弗森教授说:“我们现在在卫生、饮食和医疗选择方面过着与祖先截然不同的生活,这与我们的进化历史相结合,意味着我们可能比我们的祖先更容易患上某些疾病,包括自身免疫性疾病,如多发性硬化症。

灵北基金会地球遗传学中心——支撑这些发现的资源

这些新发现是通过对古代DNA独特基因库中的数据进行分析而实现的,该基因库由研究人员在过去五年中在灵北基金会的资助下创建。

这是世界上第一个此类基因库,它已经在从古代人类迁徙到基因决定的脑部疾病发展风险概况等领域提供了令人着迷的新见解。

通过分析欧洲和西亚博物馆收藏的近5000名古代人类的骨骼和牙齿,研究人员生成了从中石器时代和新石器时代到青铜时代,铁器时代和维京时期到中世纪的DNA图谱。他们将古代DNA数据与英国生物银行中保存的400,000名英国人的现代DNA进行了比较。

“从欧亚大陆过去的人类居民中创建一个古代DNA基因库是一个巨大的项目,涉及与整个地区的博物馆合作,”Willerslev说。

他补充说:“我们已经证明,我们的基因库是一种精密工具,可以让我们对人类疾病有新的见解,当结合对当今人类DNA数据的分析和其他几个研究领域的输入时。这本身就很了不起,毫无疑问,除了MS研究之外,它还有许多应用。

该团队现在计划调查其他神经系统疾病,包括帕金森氏症和阿尔茨海默氏症,以及包括多动症和精神分裂症在内的精神疾病。

他们已经收到了来自世界各地疾病研究人员的请求,要求获得古代DNA图谱,并最终致力于使基因库开放访问。

该研究由灵北基金会资助了800万欧元,并在哥本哈根大学的灵北基金会地球遗传学中心进行。

灵北基金会研究总监Jan Egebjerg表示:“正如灵北基金会在2018年所做的那样,向这个项目授予如此大的研究经费的理由是,如果一切顺利,它将代表一种开创性的手段,可以更深入地了解脑部疾病的遗传结构如何随着时间的推移而演变。脑部疾病是我们特别关注的领域。

现代欧洲人的身体特征和疾病风险

“令人惊讶的是,过去10,000年来欧亚地区人们的生活方式导致了影响他们现代后代的遗传遗产,无论是在他们的外表方面,还是在他们患多种疾病的风险方面,”哥本哈根大学全球研究所的Evan Irving-Pease博士说,他是另一篇自然论文(古代欧亚人的选择景观和遗传遗产)的第一作者。

通过比较欧亚大陆史前居民的1,664具考古骨骼(年龄从中石器时代(中石器时代)到公元前1000年左右)的DNA,以及来自当今欧洲人的400,000多份DNA图谱,该团队获得了许多关于我们遗传历史的新见解,包括:

高:今天的西北欧人通常比南欧人高——高大的遗传倾向可能来自亚姆纳亚人。

疾病风险:受一个人在上一个冰河时代后迁徙到欧亚大陆的古代人群中有多少DNA的影响。例如,南欧人通常有很多古代农民的DNA,并且在遗传上容易患上双相情感障碍。西北欧人患多发性硬化症的遗传风险更高,而东欧人患阿尔茨海默氏症和 2 型糖尿病的遗传风险更高。

乳糖耐受性: 对欧亚大陆史前居民的DNA分析表明,乳糖耐受性 – 消化牛奶和其他乳制品中糖分的能力 – 大约在6000年前出现在欧洲。

蔬菜耐受性:在大约5,900年前的新石器时代到来时,在富含蔬菜的饮食中更好地生存的能力已经写入了欧洲人的基因。

欧亚大陆西部过去的人类基因库

在第三篇《自然》杂志的论文(《后冰期欧亚大陆的人口基因组学》)中,研究人员,其中第一作者,澳大利亚科廷大学和UCPH灵北基金会地球遗传学中心教授Morten Allentoft,UCPH灵北基金会地球遗传学中心副教授Martin Sikora和瑞典哥德堡大学考古学教授Kristian Kristiansen表明,西方古代人群之间的遗传差异欧亚大陆大大高于先前的估计,也远高于在当今人口中观察到的水平。

现代丹麦人的起源

《自然》杂志的第四篇论文中,(100个古代基因组显示石器时代丹麦的两次快速人口周转)该团队报告的发现推翻了人们普遍持有的观点,即当今丹麦人的祖先是石器时代的狩猎采集者。

该团队包括克里斯蒂安·克里斯蒂安森教授和安德斯·费舍尔博士,他们都隶属于哥本哈根大学(UCPH)的灵北基金会地球遗传学中心,他们分析了100个史前居民的DNA,他们生活在10,000年前和2,700年前之间。

他们发现,自大约12,000年前的最后一个冰河时代以来,丹麦经历了两次近乎总人口更替的事件,其中第二次在当今斯堪的纳维亚半岛的基因库中仍然很明显。

大约 5,900 年前,在新石器时代初期,一群在安纳托利亚(今土耳其的亚洲部分)具有遗传根源的农民为丹麦带来了一种新的农业文化。在对古代骨骼的分析中,饮食的变化是显而易见的,并表明这些农民完全取代了生活在该地区的狩猎采集者。

然后,大约 5,000 年前,Yamnaya 到达并消灭了安纳托利亚农民。亚姆纳亚人是当今丹麦人最亲近的祖先。

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