Gene, die afrikanische Kinder vor Malaria schützen, identifiziert | 2020

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Anonim

Nach Schätzungen der Weltgesundheitsorganisation starben 2013 weltweit 584.000 Menschen an Malaria, 90% davon waren in Afrika lebende Kinder unter fünf Jahren, 198 Millionen waren infiziert.

Die Forschung wurde von MalariaGEN durchgeführt, einem internationalen Netzwerk von Wissenschaftlern und Klinikern in Afrika, Asien und anderen Malaria-endemischen Regionen der Welt, das größtenteils vom Wellcome Trust finanziert wird. In dieser Studie analysierten sie Daten aus acht verschiedenen afrikanischen Ländern: Burkina Faso, Kamerun, Ghana, Kenia, Malawi, Mali, Gambia und Tansania.

Um den neuen Ort zu identifizieren, führten die Forscher eine genomweite Assoziationsstudie (GWAS) durch, in der die DNA von 5.633 Kindern mit schwerer Malaria mit der DNA von 5.919 Kindern ohne schwere Malaria verglichen wurde. Anschließend haben sie ihre wichtigsten Erkenntnisse bei weiteren 14.000 Kindern nachgebildet.

Der neue Ort, den sie identifiziert haben, befindet sich in der Nähe eines Clusters von Genen, die für Proteine ​​namens Glycophorine kodieren, die an der Invasion roter Blutkörperchen durch den Malariaparasiten beteiligt sind. Obwohl im Laufe der Jahre viele verschiedene Malaria-Resistenz-Loci postuliert wurden, ist dies einer der wenigen, die sich in einer großen multizentrischen Studie strengen Tests widersetzt haben. die anderen enthalten die Gene für Sichelzellen und die O-Blutgruppe.

Eine besonders stark schützende Variante, die in der Genetik als "Allel" bezeichnet wird, wurde am häufigsten bei Kindern in Kenia in Ostafrika gefunden. Durch dieses Allel wird das Risiko für schwere Malaria bei kenianischen Kindern um etwa 40% gesenkt, wobei die Auswirkungen auf alle anderen untersuchten Populationen etwas geringer sind. Die Autoren spekulieren, dass dieser Unterschied zwischen den Populationen auf die genetischen Merkmale des lokalen Malariaparasiten in Ostafrika zurückzuführen sein könnte.

Forscher wissen seit Jahrzehnten, dass der Glycophorincluster von Genen sehr variabel ist, aber es konnte nicht gezeigt werden, dass diese genetische Variation für den Schutz von Menschen vor schwerer Malaria verantwortlich ist. Dank der verbesserten GWAS-Methodik und der Möglichkeit, Proben aus verschiedenen afrikanischen Ländern zu entnehmen, können Forscher die Komplexität der DNA-Muster besser verstehen und ihre Auswirkungen auf die Widerstandsfähigkeit eines Individuums gegen die Krankheit genau messen.

Interessanterweise liegt der neue genetische Resistenzort in einer Region des Genoms, in der Menschen und Schimpansen bestimmte Kombinationen von DNA-Varianten, sogenannte Haplotypen, gemeinsam haben. Dies weist darauf hin, dass einige der Variationen, die bei heutigen Menschen beobachtet wurden, seit Millionen von Jahren vorhanden sind. Der Befund legt auch nahe, dass diese Region des Genoms Gegenstand einer „ausgleichenden Selektion“ ist.

Ausgewogene Selektion findet statt, wenn sich eine bestimmte genetische Variante entwickelt, weil sie gesundheitliche Vorteile bringt, aber nur von einem Teil der Bevölkerung getragen wird, weil sie auch schädliche Folgen hat. Das klassische Beispiel ist das Sichelzellengen - Menschen mit einer Kopie des Gens sind stark gegen Malaria geschützt, aber diejenigen mit zwei Kopien des Gens entwickeln einen lebensbedrohlichen Zustand, der als Sichelzellenkrankheit bekannt ist.

Professor Dominic Kwiatkowski, einer der Hauptautoren des Artikels vom Wellcome Trust Sanger Institute und dem Wellcome Trust Center für Humangenetik, sagte: "Wir können jetzt eindeutig sagen, dass genetische Variationen in dieser Region des menschlichen Genoms stark sind Schutz vor schwerer Malaria in der realen Welt, der entscheidende Einfluss darauf hat, ob ein Kind lebt oder stirbt.

"Diese Ergebnisse zeigen, dass die Ausgewogenheit von Selektion und Resistenz gegen Malaria in unserer alten Evolutionsgeschichte eng miteinander verknüpft ist.

"Dieser neue Resistenz-Locus ist besonders interessant, weil er so nahe an den Genen liegt, die die Invasionsmaschinerie des Malariaparasiten steuern. Wir müssen jetzt einen Drilldown an diesem Locus durchführen, um diese komplexen genetischen Variationsmuster genauer zu charakterisieren und die molekularen Mechanismen zu verstehen durch die sie handeln. "

Professor Ogobara K. Doumbo, eine der Mitautoren des Malaria-Forschungs- und Trainingszentrums an der Universität Bamako in Mali, sagte: "Diese Art der Entdeckung wird durch eine enge Zusammenarbeit zwischen Malaria-Ermittlern vor Ort und Mitarbeitern aus dem Norden ermöglicht, die zusammenarbeiten haben die Technologieplattform und die Fähigkeit, Big Data zu analysieren.

"Diese Ergebnisse liefern neue Erkenntnisse über die genetische Interaktion von Mensch und Plasmodium, die durch ihre gemeinsame Entwicklung bestimmt werden. Der nächste Schritt besteht darin, wie diese Erkenntnisse in der öffentlichen Gesundheit als Indikator für das Risiko einer Malariainfektion bei Personen und der Bevölkerung verwendet werden können. Die Ergebnisse auf diese Weise anzuwenden, wird nur möglich sein, wenn eine kritische Masse afrikanischer Wissenschaftler in Genomik und Big-Data-Management und -Analyse geschult wird. Beide Themen werden vom MalariaGEN-Konsortium und den nächsten DELTAS Africa-Programmen von Wellcome Trust behandelt. "

Professor Kevin Marsh, Mitautor der Studie des Kemri-Wellcome-Forschungsprogramms in Kilifi, Kenia, sagte: "Diese Arbeit ist ein hervorragendes Beispiel dafür, wie echte Zusammenarbeit in großem Maßstab die Kraft der modernen Genomwissenschaft nutzen kann Das Risiko, an schwerer Malaria zu erkranken, ist eng mit dem Prozess verbunden, durch den der Malariaparasit in die roten Blutkörperchen des Menschen gelangt. Diese Studie untermauert das Argument, sich auf die Malariaseite der Parasit-Mensch-Interaktion bei unserer Suche nach Neuem zu konzentrieren Impfstoffkandidaten. "