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尼安德特人DNA突显了COVID危险因素的复杂性
遗传分析显示,对SARS-CoV-2病毒有严重反应的某些人从尼安德特人那里继承了其DNA的某些部分。但是,我们的祖先不能完全责怪某人对病毒的反应。
杨Lu位于美国麻萨诸塞州波士顿02115的哈佛医学院遗传学系。
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解决COVID-19的关键在于理解为什么有些人会比其他人遭受更严重的症状。今年早些时候,发现一段长50,000个核苷酸的DNA片段(相当于人类基因组的0.002%)与严重的COVID-19感染和住院密切相关。1. 写在性质, Zeberg and P??bo2 报告说该地区继承自尼安德特人。他们的研究结果不仅阐明了某些人更易患严重疾病的原因,而且还为人类进化生物学提供了见识。

    发布日期:2021年04月15日
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    在基因组中物理上彼此接近的DNA序列通常被遗传(连接)在一起。因此,这些称为单倍型的DNA块包含紧密相连的变体-种群中个体之间不同的DNA序列或核苷酸。例如,今年早些时候描述的COVID-19风险单倍型1 在其整个50,000个核苷酸的跨度中包含变异体,这些变异体有超过98%的时间被一起遗传。诸如此类的长单倍型可能是通过积极选择而保留在我们的基因组中的结果,因为它们有助于我们物种的生存和生殖成功的机会。它们也可以与古人类素(例如丹尼索瓦人和尼安德特人)杂交而引入。

    现代人类基因组中约有1-4%来自这些古代亲戚3。许多尚存的古老基因对现代人类有害,并与不育症和疾病风险增加相关4。但是有一些是有益的。例子包括称为基因的Denisovan样版本EPAS1 帮助现代藏人应对极高海拔的生活5尼安德特人的基因,增加了我们对疼痛的敏感性6 和其他可以帮助我们抵御病毒的工具7.

    To investigate whether the COVID-19 risk haplotype might have been introduced from our ancient relatives, Zeberg and P??bo compared the region with an online database of archaic genomes from around the world. They found the region to be closely related to that in the genome of a Neanderthal individual that lived in modern-day Croatia around 50,000 years ago, but it was not related to any known Denisovan genomes.

    接下来,作者检查了尼安德特人派生的单倍型在现代人群中的普遍性。他们报告说,在东亚和非洲人中很少或完全没有这种疾病。在拉丁美洲人和欧洲人中,风险单倍型的发生频率保持适中(分别为4%和8%)。相比之下,具有南亚血统的个体的单倍型发生频率为30%,而具有孟加拉血统的个体则高达37%(图1)。

    图1

    图1 COVID-19的遗传危险因素在全球范围内分布不均。 Zeberg and P??bo2 报告指出,与重度COVID-19感染和住院相关的DNA长序列来自尼安德特人。该序列在现代人群中分布不均。该图显示了在世界各地的不同人群中发现危险因素的频率。这些基因组的测序数据是由1000基因组计划收集的10。 (改编自参考文献2的图3。)

    因此,研究人员推测,尼安德特人派生的单倍型在特定人群中是导致COVID-19风险的重要因素。他们的假设得到医院数据的支持8 英国国家统计局的数据显示,该国孟加拉国的原住民死于COVID-19的可能性是普通人群的两倍(尽管其他风险因素当然会导致这些统计数据)。

    为什么在某些人群中保留这种单倍型?作者认为,它可能对其他古代病原体具有保护作用,因此在世界上某些人群中被积极选择9。但是,当个体感染SARS-CoV-2冠状病毒时,这些古老基因介导的保护性免疫反应可能会过度攻击,从而导致在出现严重COVID-19症状的人中观察到潜在的致命免疫反应。结果,过去有时对生存有利的单倍型现在可能会产生不利影响。

    尽管这种风险单倍型与临床结果之间存在相关性,但仅靠遗传因素并不能决定一个人患严重COVID-19的风险。我们的基因及其起源显然会影响COVID-19(和其他传染病)的发展和进程,但是环境因素在疾病结局中也具有关键作用。

    例如,尽管在非洲血统的人中几乎没有尼安德特人衍生的风险单倍型,但即使在调整了地理和社会经济因素之后,该人群的COVID-19死亡率也比其他种族背景的人高。go.nature.com/3jcxezx (‘Demographics’ tab) and go.nature.com/2h4qfqu, 例如)。与尼安德特人派生的DNA相比,社会不平等及其影响似乎在COVID-19死亡风险中所占比例更大。

    令人惊奇的是,我们的祖先的遗传遗产可能在当前的大流行中发挥了作用。但是,尚不清楚遗传DNA对人体对病毒反应的潜在影响。正在进行的全球性工作,旨在通过分析更多来自不同人群的个体来研究我们的遗传学与COVID-19之间的关联,例如由COVID-19宿主遗传学倡议(www.covid19hg.org),将有助于我们更好地了解该病的病因。重要的是要承认,尽管参与COVID-19反应的基因可能是遗传的,但社交因素和行为(例如社交距离和戴口罩)仍在我们的控制之中,并且可以有效降低感染的风险。

    参考文献

    1. 1.

      严重的Covid-19 GWAS组。N. Engl。 J. Med。 383, 1522–1534 (2020).

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      Zeberg,H.& P??bo, S. 性质 /10.1038/s41586-020-2818-3 (2020).

    3. 3.

      格林,R。E.等。 科学 328, 710–722 (2010).

    4. 4.

      桑卡拉拉曼等。 性质 507, 354–357 (2014).

    5. 5.

      Huerta-Sánchez,E。等。 性质 512, 194–197 (2014).

    6. 6.

      Zeberg,H.等。 Curr。生物学 30, 3465–3469 (2020).

    7. 7.

      Enard,D。& 彼得罗夫(Petrov)细胞 175, 360–371 (2018).

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      英国公共卫生。COVID-19的风险和结果差异 (PHE Publs,2020)。

    9. 9.

      S.R. Browning,B.L。Browning,Zhou Y.,Tucci,S.& 艾基·J·M。细胞 173, 53–61 (2018).

    10. 10.

      1000个基因组计划联盟。性质 526, 68–74 (2015).

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