Mol Biol Evol：遗传病是人类抵抗病原体感染付出的代价

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Mol Biol Evol：遗传病是人类抵抗病原体感染付出的代价
来源：生物谷 2016-09-04 12:17

2016年9月4日/生物谷BIOON/--几乎我们基因中的一半能够是疾病的起始点。科学家们已鉴定出存在于我们基因组中的11000个基因具有能够导致疾病的变异体。在一项新的研究中，来自德国马克斯普朗克进化生物学研究所和美国哈佛医学院的研究人员研究了为何这些高风险基因持续存在于人类基因组中，而不是经选择后被清除掉。他们的分析结果提示着在进化的过程中，持续地适应新的病原体增加我们免疫基因的多样性，但是这也是有代价的。根据研究人员的说法，这种多样性也延伸到附近的DNA片段上，在那里，它导致有害的基因变异体持续存在。相关研究结果近期发表在Molecular Biology and Evolution期刊上，论文标题为“Excess of Deleterious Mutations around HLA Genes Reveals Evolutionary Cost of Balancing Selection”。

基因组中的多样性是有好处的：在进化过程中，它允许我们人类适应不断变化的环境条件。这些基因多样性在每个新的一代产生各种组合，从而能够带来生存优势。除了很多基因变异体对健康没有影响或者产生有益影响之外，还有其他的变异体让它们的携带者容易患上某些疾病。

这些有害的基因变异体代表着一种生存劣势，因此在进化过程中，应当通过自然选择而被清除掉。但是，一些高风险的基因变异体，如阿尔茨海默病或癌症种存在的那些变异体，在人群中持续存在很长时间，而不会消失掉。

在这项新的研究中，来自哈佛医学院的Tobias Lenz和Shamil Sunyaev领导的一个研究团队研究了这种现象，并且发现证据证实有害的基因变异体的出现可能是我们为对我们的生存高度有益的基因多样性付出的代价。他们分析了一组协助检测外来分子的免疫系统蛋白。这些蛋白的编码基因含有很多变异位点，而且在人群中以许多替代的形式存在。这种多样性确保我们的免疫系统能够识别一系列病原体。

一种特殊的选择形式让这种变异在这组免疫系统蛋白中保留下来：研究人员将它称之为平衡选择（balancing selection）。比如，当一个基因的几种替代性的变异体赋予生存优势时，这种平衡选择就会发生作用，因此，这些变异体就不会在选择中被清除掉。

有害的突变不会丢失

研究人员猜测平衡选择可能有时也导致有害的基因变异体保留下来。他们以免疫系统基因为例子，对不同类型的选择进行计算机模拟。在这些测试中，他们发现平衡选择不仅会增加免疫系统蛋白的多样性，而且也影响附近的DNA片段。在那里，尽管这会降低变异位点的总数量，但是它也会增加这些变异体在人群中出现的频率，即便它们是有害的。


他们然后将这些模拟结果和来自对6500人的基因分析数据进行比较，从而证实了他们的猜测：正如模拟中的情形，更少的变异位点存在于这些免疫系统基因的附近，然而，剩下的变异体，包括有害的变异体，在人群中相对更加常见。

有害的基因因此能够逃避自然选择。Lenz说，“我确实期待过对病原更高的抵抗性可能导致一些有害的突变积累。但是这些突变在人群中持续存在的程度真地让我感到吃惊。知道人类中多少种遗传病能够追踪到我们在进化过程中接触到的病原体将是很有趣的。”

接下来，研究人员想要研究在基因组的其他位点上，平衡选择是否导致下面的事实：有害的基因变异体如此频繁地存在于人群中。



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Science：48年谜团终解决！利用人肠道细胞培养物成功地培养人诺如病毒
doi:10.1126/science.aaf5211

人诺如病毒（norovirus）---全世界急性腹泻的主要病毒性病原---很难研究，这是因为科学家们没有发现一种方法在实验室中培养它们。如今，在Albert Kapikian博士鉴定出人诺如病毒是急性腹泻的一种病因40多年后，来自美国贝勒医学院的研究人员首次成功地在人肠道上皮细胞的实验室培养物中培养诺如病毒。这项成果代表着人胃肠炎病毒研究取得一项重大进展，这是因为它建立一种能够培养许多诺如病毒毒株的系统，这将允许科学家们探究和开发新的策略来预防和阻止感染，以及更好地理解诺如病毒的生物学特征。相关研究结果于2016年8月25日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Replication of human noroviruses in stem cell–derived human enteroids”。

论文通信作者、贝勒医学院人类、分子病毒学和微生物学教授Mary Estes博士说，“我的想法是我们之所以没有成功地培养诺如病毒，是因为我们没有合适的细胞类型。我们首先证实在慢性诺如病毒感染的病人体内，这种病毒能够在被称作肠上皮细胞（enterocyte）的肠道细胞中检测出，但是在培养时，正常的人肠上皮细胞快速地死掉。当我们了解到荷兰的Hans Clevers团队已开发一种方法来制造一种新类型的人肠上皮细胞培养系统（包括肠上皮细胞）时，我们才取得突破。这些新的人多细胞培养物，被称作类肠道组织（enteroid），是由来自病人组织的成体肠道干细胞制作出来的。我们期待将这种病毒放入这些非转化的人细胞培养物中，应会让这种病毒生长。”

研究人员通过将自然条件下存在于小肠上段中的物质加入到这些培养物中来试图改善诺如病毒的生长，其中小肠上段是这种病毒生长的自然环境。其他的肠道病毒，如轮状病毒，利用这些物质在体内生长。

往事随风

任何事都是个双刃剑，应该能引起大家的重视

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了解学习了，老师辛苦了，谢谢。

院感小哥

学习了，感谢老师分享的资料~