利用古基因组学阐明10000年的免疫系统进化

在1950年代，遗传学家J.B.S. Haldane将导致非洲常见红细胞异常的突变的维持或持续归因于这些异常提供的对疟疾的保护，疟疾是一种夺走数百万人生命的流行性感染。这一理论表明，病原体是人类面临的最强选择压力之一。一些群体遗传学研究随后证实了这一理论。

但主要问题仍然存在，特别是关于病原体对人类施加的最强选择压力的特定时代及其对当今发生炎症或自身免疫性疾病的风险的影响。

为了解决这些问题，巴斯德研究所、巴黎城市大学、法国国家科学研究中心和法兰西学院的科学家与想象研究所和洛克菲勒大学(美国)合作，采用了一种基于古基因组学的方法。

这门研究化石遗骸DNA的学科导致了关于人类和人类疾病的历史和进化的重大发现，正如将2022年诺贝尔生理学或医学奖授予古遗传学家斯万特·帕博(Svante Pääbo)的决定所说明的那样。

在巴斯德研究所领导的研究中，科学家们分析了过去一万年来生活在欧洲的2，800多人的基因组变异性 - 涵盖新石器时代，青铜时代，铁器时代，中世纪和现在。

通过重建数十万个基因突变随时间推移的进化，科学家们最初发现了在欧洲频率迅速增加的突变，这表明它们是有利的。这些在“积极”自然选择下进化的突变主要位于89个富含与先天免疫反应相关功能的基因中，特别是负责抗病毒活性的OAS基因和负责ABO血型系统的基因。

令人惊讶的是，这些证明遗传适应致病环境的正向选择事件中的大多数都是最近才开始的，从大约4，500年前的青铜时代开始。科学家们通过这一时期人口的增长和/或青铜时代病原体施加的强大选择压力来解释这种适应的“加速”，这可能与等严重传染病的传播有关。

与此同时，科学家们还研究了相反的情况，换句话说，突变的频率在过去一万年中显着下降。这些突变可能受到“阴性”选择的影响，因为它们会增加患病的风险。

他们再次指出，这些选拔活动主要始于青铜时代。许多这些不利突变也位于与先天免疫反应相关的基因中，例如TYK2，LPB，TLR3和IL23R，并且已在实验研究中证实在传染病风险方面具有有害影响。研究结果强调了在传染病遗传易感性研究中采用进化方法的价值。

最后，科学家们探讨了这样一种理论，即过去病原体施加的选择使等位基因具有对传染病的抵抗力，但反过来，这些等位基因增加了当今自身免疫或炎症性疾病的风险。他们调查了已知增加对结核病、肝炎、艾滋病毒或 易感性的几千个突变，其次是类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮或炎症性肠病。

通过观察这些突变随时间的演变，他们观察到那些与炎症性疾病(包括克罗恩病)风险增加相关的突变在过去10，000年中变得更加频繁，而与患传染病风险相关的突变的频率下降。

“这些结果表明，自新石器时代以来，欧洲人患炎症性疾病的风险有所增加，因为突变的积极选择提高了对传染病的抵抗力，”该研究主任兼人类进化遗传学部门负责人Lluis Quintana-Murci解释说(巴斯德研究所/ CNRS进化基因组学，建模和健康部门/巴黎大学城)。

这项研究利用了古基因组学的巨大潜力，结果表明，自然选择在过去一万年中一直针对欧洲的人类免疫基因，特别是自青铜时代开始以来，并导致了当今传染病和炎症性疾病风险的差异。

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