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两篇Cell从基因溯源古人类,寻找不同族裔免疫反应差异根源

2016/10/26 来源:生物探索
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导读
在10月20日这一期Cell上有两篇文章都表明在疾病易感性的差异可以很大程度追溯到在欧洲和非洲不同血统起源的人中遗传水平对免疫系统的影响。研究发现遗传适应和尼安德特人的杂交塑造了现代人群的免疫系统,导致了对病原体免疫反应的种群差异。


克罗地亚人类学博物馆一个尼安德特人的头骨复制品

人们已经很清楚,来自世界不同地区的人在感染慢性炎症性疾病和自身免疫性疾病的易感性方面有所不同。在10月20日这一期Cell上有两篇文章都表明在疾病易感性的差异可以很大程度追溯到在欧洲和非洲不同血统起源的人中,遗传水平对免疫系统的影响。

欧洲和非洲祖先起源的免疫反应不同

研究人员还发现由于他们居住的地方面临不同的健康方面的挑战,随着时间的推移,不同人群之间的差异被选择。因此,根据新的证据,非洲血统的人通常比欧洲人表现出更强的免疫反应。

这一发现表明,自从欧洲人的祖先从非洲分离出来,欧洲的人群已经选择显示减少的免疫反应。有趣的是,欧洲人的免疫系统部分是通过早期欧洲祖先与穴居的尼安德特人之间的杂交,导入新的遗传变异而塑造的。之前的研究表明人类和尼安德特人发生的几次杂交孕育了现在的人类,我们从尼安德特人身上继承了好几种导致我们容易受到疾病影响的基因,这些疾病包括 2 型糖尿病、狼疮和克罗恩病。现今新的研究表明尼安德特人带给我们的不仅仅是坏的影响。

两项研究其中一项的领导人,巴斯德研究所和法国国家科学研究中心的Lluis Quintana-Murci说:“我们的研究结果表明,免疫激活转录反应人群的差异是普遍存在的,而且它们主要是通过基因变异在人类种群之间的频率不同来解释。”

另一项研究的资深作者加拿大蒙特利尔大学的Luis Barreiro说:“我很期待地看到在免疫应答中祖先起源相关的差异,但没想到在非洲血统的个体中对感染有更强的整体反应。”

遗传适应和尼安德特人的杂交塑造了现代人群的免疫系统

Quintana-Murci和他的同事利用RNA测序技术来分析来自200名欧洲血统或非洲血统被称为单核细胞的免疫细胞,并用它们感染了细菌和病毒。研究人员发现在人群和人群之间免疫细胞中的特定基因活性差异。他们还发现编码重要免疫受体的单个基因变化,导致了只有在欧洲人群存在的炎症的减少。


研究人员发现了在基因上抑制免疫反应的强有力的证据。他们的证据也显示,欧洲人从穴居的尼安德特人获得了一些关键的调控变量,尤其是影响了他们的免疫系统对病毒的挑战作出反应的方式。Quintana-Murci说:“这强有力地表明了,获得减弱的免疫反应对于欧洲人群具有选择性优势。”研究不能准确揭示是什么驱使进化,例如欧洲的特定病毒爆发。对于某些疾病,如肺结核、低免疫反应往往有助于生存。

遗传起源和自然选择导致对病原体免疫反应的种群差异

Barreiro和他的同事用一种类似的方法来分析非洲起源和欧洲起源对于免疫细胞活性变化的作用。他的小组专注于另一种类型被称为原代巨噬细胞的免疫细胞,以及它们对活的细菌病原体的反应。

研究人员用单核细胞增生李斯特氏菌和沙门氏菌来感染来自80个非洲起源和95个欧洲起源的人的巨噬细胞。他们的研究发现在响应感染的转录反应中,成千上万的基因显示出种群差异。他们也发现非洲血统和一个更强的炎症反应相关,这限制了细菌的生长。

在许多情况下,特定的基因活性和一个单一的遗产变异捆绑在一起的。这个遗传变异在欧洲和非洲人群之间在频率上有很强的差异。研究人员同样也观察到这些基因上过去的选择标记,以及从穴居的尼安德特人到现代人传递的遗传变异的重要作用。


Barreiro说:“疾病易感性祖先相关差异的遗传和分子基础一直是一个谜。这些结果提供了第一个描述免疫反应和相关遗传基础的差异。这也许能解释在非洲和欧洲血统的人之间疾病易感性的差异。更普遍的是,我们的研究结果表明了历史上的选择事件如何持续塑造今天的人类表型多样性,包括控制感染的关键特征。”过度活跃的免疫系统可能有助于解释例如为什么非洲裔美国女性比美国白人多三倍的比例,更容易发生自身免疫性疾病红斑狼疮。

研究人员指出,这两项研究取得了惊人的相似结果,尽管事实上,他们专注于不同类型的免疫细胞。现在需要更多的工作,以更好地了解环境和其他因素(包括表观遗传变化),在科学家们所观察到的差异中对免疫系统的作用。

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