Древняя ДНК раскрывает секреты распространенности болезни Альцгеймера и рассеянного склероза

Ученые создали обширный банк генов почти 5000 древних людей, предлагая беспрецедентное понимание исторического распространения генов и заболеваний.

Ученые связали распространение генов рассеянного склероза (РС) с древними миграциями и обнаружили, что гены, повышающие риск таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера, произошли от охотников-собирателей.

Практическая значимость работы

Эти результаты объясняют распространение рассеянного склероза между Севером и Югом и могут произвести революцию в лечении нейродегенеративных заболеваний.

Исследователи создали крупнейший в мире банк генов древнего человека, проанализировав кости и зубы почти 5000 людей, которые проживали в Западной Европе и Азии 34 000 лет назад.

Секвенируя древнюю человеческую ДНК и сравнивая ее с современными образцами, международная группа экспертов нанесла на карту историческое распространение генов – и заболеваний – с течением времени по мере миграции населения.

«Поразительные» результаты были обнаружены в четырех новаторских статьях, опубликованных в научном журнале Nature, и обеспечивают новое биологическое понимание изнурительных расстройств.

В исследовании принимала участие большая международная группа под руководством профессора Эске Виллерслева (Eske Willerslev) из Кембриджского университета (Universities of Cambridge), профессора Томаса Верге (Thomas Werge) из Копенгагенского университета (University of Copenhagen) и профессора Расмуса Нильсена (Rasmus Nielsen) из Калифорнийского университета (University of California) в Беркли, при участии 175 исследователей со всего мира.

Ожидается, что будущий анализ позволит узнать больше о генетических маркерах аутизма, СДВГ, шизофрении, биполярного расстройства и депрессии.

Северная Европа имеет самую высокую распространенность рассеянного склероза в мире

Новое исследование показало, что гены, которые значительно увеличивают риск развития рассеянного склероза (РС) у человека, были завезены в северо-западную Европу около 5000 лет назад пастухами овец и крупного рогатого скота, мигрировавшими с востока.

Анализируя ДНК древних человеческих костей и зубов, найденных по всей Евразии, исследователи проследили географическое распространение рассеянного склероза от его происхождения в Понтийской степи (регион, охватывающий части нынешней Украины, юго-запада России и западного Казахстана).

Ученые обнаружили, что генетические варианты, связанные с риском развития рассеянного склероза, «путешествовали» с людьми ямной культуры – скотоводами, мигрировавшими через Понтийскую степь в Северо-Западную Европу.

Эти генетические варианты обеспечили людей ямной культуры преимуществом в выживании, скорее всего, защитив его от инфекции овец и крупного рогатого скота. Но они также увеличили риск развития рассеянного склероза.

«Для людей ямной культуры, должно быть, было явным преимуществом иметь гены риска развития рассеянного склероза, даже после прибытия в Европу, несмотря на то, что эти гены, несомненно, увеличивали у них риск развития рассеянного склероза. Эти результаты меняют наш взгляд на причины рассеянного склероза и влияют на способы его лечения», — комментирует профессор Эске Виллерслев, эксперт по анализу древней ДНК и директор проекта.

Возраст образцов варьируется от мезолита и неолита до бронзового века, железного века и периода викингов до средневековья. Самый старый геном в наборе данных принадлежит человеку, жившему примерно 34 000 лет назад.

Полученные данные дают объяснение тому, почему в Северной Европе чаще встречается рассеянный склероз — примерно в два раза больше, чем в Южной Европе, что долгое время было загадкой для исследователей.

С генетической точки зрения людей ямной культуры считаются предками современных жителей большей части Северо-Западной Европы. Их генетическое влияние на сегодняшнее население Южной Европы гораздо слабее.

Предыдущие исследования выявили 233 генетических варианта, повышающих риск развития рассеянного склероза. Эти варианты, на которые также влияют факторы окружающей среды и образа жизни, увеличивают риск заболеваний примерно на 30 процентов. Новое исследование показало, что этот современный генетический профиль риска рассеянного склероза также присутствует в костях и зубах, которым тысячи лет.

«Эти результаты поразили всех нас. Они делают большой шаг вперед в нашем понимании эволюции рассеянного склероза и других аутоиммунных заболеваний. Показ того, как образ жизни наших предков повлиял на современный риск заболеваний, лишь подчеркивает, насколько мы являемся реципиентами древних иммунных систем в современном мире», — добавляет доктор Уильям Барри (William Barrie) из Кембриджского университета.

Рассеянный склероз — нейродегенеративное заболевание, при котором иммунная система организма ошибочно атакует «изоляцию», окружающую нервные волокна головного и спинного мозга. Это вызывает обострение симптомов, известное как рецидивы, а также долговременную дегенерацию, известную как прогрессирование.

Профессор Ларс Фуггер (Lars Fugger), соавтор исследования, профессор и врач-консультант в больнице Джона Рэдклиффа Оксфордского университета (University of Oxford), объясняет: «Это означает, что теперь мы можем понять и попытаться лечить рассеянный склероз таким, каким он есть на самом деле: результатом генетической адаптации к определенным условиям окружающей среды, произошедшей еще в нашей доисторической эпохе».

Профессор Астрид Иверсен (Astrid Iversen), еще один соавтор из Оксфордского университета, добавляет: «Сейчас мы ведем совсем другую жизнь, чем наши предки, с точки зрения гигиены, диеты и вариантов медицинского лечения, и это в сочетании с нашей эволюционной историей означает, что мы можем быть более восприимчивыми к определенным заболеваниям, чем наши предки, включая аутоиммунные заболевания, такие как рассеянный склероз».

Новые выводы стали возможными благодаря анализу данных, хранящихся в уникальном генном банке древней ДНК, созданном исследователями за последние пять лет.

Это первый банк генов такого рода в мире и он уже позволил получить потрясающие новые гипотезы в таких областях, как миграция древних людей, до генетически детерминированных профилей риска развития заболеваний головного мозга.

Анализируя кости и зубы почти 5000 древних людей, хранящихся в музейных коллекциях по всей Европе и Западной Азии, исследователи создали профили ДНК, охватывающие период от мезолита и неолита до бронзового века, железного века и периода викингов до средневековья. Ученые сравнили данные древней ДНК с современной ДНК 400 000 человек, живущих в Британии, хранящейся в Биобанке Великобритании.

«Создание генного банка древней ДНК прошлых жителей Евразии было колоссальным проектом, предполагавшим сотрудничество с музеями всего региона», — заключает Виллерслев.

«Мы продемонстрировали, что наш генный банк работает как точный инструмент, который может дать нам новое представление о болезнях человека в сочетании с анализом современных данных о ДНК человека и данными из нескольких других областей исследований. Это само по себе удивительно, и нет сомнений, что у него есть множество применений, помимо исследований рассеянного склероза».

Теперь команда ученых планирует исследовать другие неврологические заболевания, включая болезни Паркинсона и Альцгеймера, а также психические расстройства, включая СДВГ и шизофрению.

Ученые получили запросы от исследователей болезней со всего мира на доступ к профилям древней ДНК и в конечном итоге стремятся сделать банк генов открытым.