Die Evolution hat die Menschen möglicherweise zu einem höheren Risiko für Typ-1-Diabetes gedrängt

Die Evolution hat die Menschen möglicherweise zu einem höheren Risiko für Typ-1-Diabetes gedrängt
Die Evolution hat die Menschen möglicherweise zu einem höheren Risiko für Typ-1-Diabetes gedrängt
Anonim

Genvarianten, die mit einem erhöhten Risiko für Typ-1-Diabetes und rheumatoide Arthritis assoziiert sind, könnten ihren menschlichen Trägern bisher unbekannte Vorteile verleihen, sagen Forscher der Stanford University School of Medicine. Infolgedessen hat sich die Menschheit in der jüngeren Vergangenheit möglicherweise eher anfälliger als weniger anfällig für einige komplexe Krankheiten entwickelt, schlussfolgern sie.

"Zuerst waren wir völlig schockiert, weil Typ-1-Diabetes Sie als Kind ohne Insulinbehandlung töten wird", sagte Atul Butte, MD, PhD, Assistenzprofessor für pädiatrische Krebsbiologie und Bioinformatik-Experte.„Alles, was uns über die Evolution beigebracht wurde, würde darauf hindeuten, dass wir uns von der Entwicklung weg entwickeln sollten. Aber stattdessen haben wir uns darauf zu entwickelt. Warum sollten wir eine genetische Variante haben, die uns für einen tödlichen Zustand prädisponiert?“

Die Forscher spekulieren, dass zumindest einige der riskanten Veränderungen Träger vor bestimmten Viren und Bakterien schützen könnten – ein Kompromiss, der in der nicht allzu fernen Vergangenheit, als Infektionskrankheiten verheerend und weit verbreitet waren, evolutionär sinnvoll gewesen sein könnte unbehandelbar. Es ist jedoch nicht klar, ob die vorteilhaften Wirkungen von den krankheitsassoziierten Mutationen selbst oder von benachbarten Genen herrühren, die bei der Aufteilung der DNA in Spermien und Eizellen mitlaufen.

Butte, der das Zentrum für pädiatrische Bioinformatik am Lucile Packard Children's Hospital leitet, ist der leitende Autor der Studie, die am 17. August in der Public Library of Science One veröffentlicht wurde. Doktorand Erik Corona ist Erstautor der Studie und hat die Analyse durchgeführt.

Die Idee, dass krankheitsverursachende Gene nützlich sein können, ist nicht neu. Der eindeutigste Fall betrifft eine Genvariante, die, wenn sie in zwei Kopien vorhanden ist, eine Sichelzellenanämie verursacht, die zu starken Schmerzen, Organschäden und zum Tod führen kann. Obwohl es den Anschein hat, dass die natürliche Selektion die Krankheit beseitigen würde, bleibt die Variante in einigen Gebieten Afrikas weit verbreitet, da Menschen mit nur einer einzigen Kopie weniger anfällig für Malaria sind. Evolutionär lohnt sich der Kompromiss: Weit mehr Menschen sind vor Malaria geschützt als jemals zuvor, selbst in der heutigen Umgebung, an Sichelzellenanämie erkranken.

Im Gegensatz zur Sichelzellenanämie, die durch eine Mutation in nur einem Gen verursacht wird, sind viele komplexe Krankheiten mit mehreren Varianten verbunden - spezifische Stellen in der DNA, an denen die Nukleotid-"Buchstaben" von Person zu Person variieren. Diese Stellen sind als SNPs für Einzelnukleotid-Polymorphismen bekannt. Einige dieser SNPs sind mit einem erhöhten Krankheitsrisiko verbunden, während andere vor der Entwicklung der Krankheit schützen.Bei der Berechnung des genetischen Gesamtrisikos einer Person muss der Nettoeffekt aller ihrer Varianten berücksichtigt werden.

Corona wählte sieben bekannte Erkrankungen zur Untersuchung aus: Typ-1- und Typ-2-Diabetes, rheumatoide Arthritis, Bluthochdruck, Morbus Crohn, koronare Herzkrankheit und bipolare Störung. Frühere genomweite Assoziationsstudien haben mehrere hundert SNPs identifiziert, die mit jeder Störung assoziiert sind. Corona fand heraus, dass von den Top-SNPs, die mit Typ-1-Diabetes in Verbindung gebracht werden, 80 in letzter Zeit an Prävalenz zugenommen haben, was bedeutet, dass sie einer positiven Selektion unterzogen wurden. Von diesen sind überraschenderweise 58 mit einem erhöhten Erkrankungsrisiko verbunden, während 22 schützend wirken. In ähnlicher Weise wurde festgestellt, dass SNPs, die mit einem erhöhten Risiko für rheumatoide Arthritis assoziiert sind, positiv selektiert wurden. Im Gegensatz zu Typ-1-Diabetes und rheumatoider Arthritis hat Corona festgestellt, dass wir uns von einer Tendenz zur Entwicklung von Morbus Crohn wegbewegen (das heißt, mehr schützende SNPs als riskante SNPs wurden positiv ausgewählt).

Die Ergebnisse für die anderen drei Erkrankungen – Typ-2-Diabetes, koronare Herzkrankheit und bipolare Störung – zeigten, dass schützende und riskante SNPs in etwa gleichen Anteilen positiv ausgewählt wurden. "Jetzt sehen wir allmählich kleine Hinweise darauf, warum dies der Fall sein könnte", sagte Butte. Beispielsweise zeigte eine kürzlich in einem anderen Labor durchgeführte Studie, dass genetische Variationen in einem antiviralen Reaktionsgen namens IFIH1, die seine Fähigkeit zum Schutz vor Enterovirus-Infektionen (und den daraus resultierenden schweren, potenziell tödlichen Bauchschmerzen) verbessern, auch das Risiko eines Trägers für Typ-1 erhöhen Diabetes. Und Wissenschaftler, die globale Krankheitsmuster untersuchen, stellen seit langem fest, dass die Prävalenz von Tuberkulose umgekehrt zu der von rheumatoider Arthritis variiert.

"Es ist möglich, dass Träger in Gebieten der Welt, in denen assoziierte Auslöser für einige dieser komplexen Erkrankungen fehlen, nur die Schutzwirkung gegen einige Arten von Infektionskrankheiten erfahren", sagte Butte, der darauf hinwies Die kumulative Wirkung vieler SNPs im Genom einer Person kann die Wirkung einer beliebigen Variante abschwächen, selbst wenn sie das Risiko einer Person für eine bestimmte Erkrankung erhöht hat.

Egal aus welchem ​​Grund, einige Lehrsätze der Evolution gelten immer noch. Gesündere Menschen reproduzieren vermutlich eher und geben dieselben Gene – seien sie schützend oder riskant – an ihre Nachkommen weiter. Als sich die Bedingungen aufgrund von Unterschieden in Ernährung, Exposition oder Standort änderten, während sich Populationen rund um den Globus bewegten, begannen Träger der riskanten SNPs, die Bedingungen zu entwickeln, mit denen wir heute zu kämpfen haben.

Corona und Butte weiten ihre Untersuchung nun auf noch mehr SNPs und Krankheiten aus. Sie untersuchen auch das genetische Profil verschiedener Tumorarten, um zu sehen, ob es auch dort Hinweise auf einen positiven evolutionären Druck gibt.

"Obwohl wir immer mehr genetische Beiträge zum Krankheitsrisiko finden", sagte Butte, "ist das keine wirklich ansprechende Antwort. Es muss andere Gründe geben, warum wir diese Erkrankungen haben."

Neben Corona und Butte war auch der Doktorand Joel Dudley an der Forschung beteiligt.Die Arbeit wurde von der Lucile Packard Foundation for Children’s He alth, der Hewlett Packard Foundation, dem Armin and Linda Miller Fellowship Fund, der National Library of Medicine, dem National Institute of General Medical Sciences, der National Science Foundation und dem Howard Hughes Medical Institute unterstützt.

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