Wie Pandemien die Entwicklung der menschlichen Immunität beeinflussten

Viele tödliche Krankheiten haben in den letzten 10.000 Jahren die menschliche Bevölkerung heimgesucht, wobei einige davon verschwanden und andere zurückblieben. Diese tragischen Ereignisse haben ihre Spuren in unserer DNA hinterlassen. Wenn Biologen moderne Genome mit DNA vergleichen, die aus alten Knochen gewonnen wurde, können sie sehen, wie die Häufigkeit genetischer Varianten, die es Menschen ermöglichten, Krankheitserreger abzuwehren, im Laufe der Jahrtausende zugenommen hat.

Wir sind die Nachkommen der Überlebenden, und unsere Genome zeigen es. Es stellt sich jedoch heraus, dass diese genetische Vorgeschichte ein zweischneidiges Schwert sein kann.

In der in der Zeitschrift veröffentlichten Arbeit ZellgenomikForscher fanden heraus, dass viele der häufiger vorkommenden Schutzvarianten auch das Risiko für Autoimmunerkrankungen erhöhen, bei denen sich das Immunsystem gegen den Körper wendet. Es ist ein faszinierender Gedanke: Welche Ersparnisse könnten im Laufe der menschlichen Evolution zurückkommen, um Ihre Nachkommen zu verfolgen?

Die Fähigkeit, diese Veränderungen zu erkennen und ihre Bedeutung zu verstehen, ist erst etwa ein Jahrzehnt alt. Es basiert auf genomweiten Assoziationsstudien, die untersuchen, ob die Genome von Menschen mit einer bestimmten Erkrankung gemeinsame Merkmale aufweisen. Solche Studien haben bereits dazu beigetragen, genetische Risikofaktoren für Krankheiten wie Makuladegeneration, Diabetes und rheumatoide Arthritis zu identifizieren.

Die Studien können auch nach Genvarianten suchen, die schützen gegen eine Krankheit – vielleicht die Art von Krankheit, die Agnolo di Tura während des Schwarzen Todes besessen haben könnte.

„Was wir tun können, ist, all diese Informationen zu kombinieren und alle diese Varianten zu sehen [have] eine Auswirkung auf Krankheiten“, sagte der Co-Autor der Studie, Gaspard Kerner, ein Forscher am Pasteur-Institut in Paris.

Er und andere Wissenschaftler untersuchen jetzt auch Genome im Laufe der Zeit, um zu rekonstruieren, was passiert ist, als sich Menschen und Krankheitserreger kreuzten.

Wie sich Seuchen auf unsere Gene auswirken

Für ihre aktuelle Studie untersuchten Kerner und seine Kollegen die Genome von 2.879 Europäern, die zwischen der Jungsteinzeit, als vor etwa 10.000 Jahren erstmals Steinwerkzeuge hergestellt wurden, und der Gegenwart lebten. Sie fanden heraus, dass viele der Genvarianten, die in dieser Zeit häufiger geworden sind, mit der Immunität zusammenhängen.

Die meisten Veränderungen fanden in den letzten 4.500 Jahren statt, was darauf hindeutet, dass wir seit der Bronzezeit stark von Krankheitserregern betroffen sind.

Das deckt sich mit der allgemeinen Vorstellung, dass ein dichteres Leben, Ackerbau und Tierhaltung unsere Gefährdung durch Infektionskrankheiten erhöht haben könnten, sagt Mihai Netea, Professor für experimentelle Medizin an der Radboud-Universität; Er war an einer Studie beteiligt, die einen früheren Zeitpunkt für den Beginn dieser Krankheitsära vorschlug.

Besonders auffällig ist laut den Forschern, dass Varianten, die das Infektionsrisiko erhöhen, im Laufe der Jahrtausende zurückgegangen sind, Varianten im Zusammenhang mit Autoimmunität jedoch zugenommen haben.

Tauras Vilgalys, ein Genetiker, der an der Universität von Chicago die Entwicklung der Immunität untersucht, und seine Kollegen sahen dieses Muster, als sie das Überleben des Schwarzen Todes untersuchten. „Wir haben diesen ganz klaren Kompromiss gesehen, dass Dinge, die während der Pest schützten, heute das Risiko von Autoimmunerkrankungen erhöhten“, sagte er.

Das bedeutet nicht unbedingt, dass ein Bauer aus der Bronzezeit, der eine Epidemie überlebt hat, eine Autoimmunerkrankung wie rheumatoide Arthritis entwickelt hätte, betonte Vilgalys. Auch Umweltfaktoren sind wichtig, und die Auslöser, die die Anfälligkeit in eine ausgewachsene Krankheit verwandeln könnten – etwa Chemikalien, denen Menschen bei der Arbeit begegnen könnten, oder bestimmte Arten von Infektionen – gab es damals möglicherweise noch nicht.

Es deutet jedoch darauf hin, dass Ereignisse vor langer Zeit zum heutigen Anstieg von Autoimmunerkrankungen beigetragen haben könnten, von denen Schätzungen zufolge heute jeder zehnte Mensch betroffen ist.

Neue Wege zur Bekämpfung von Autoimmunerkrankungen

Eine solche Arbeit ist eine interessante Bestätigung einer ziemlich tiefgreifenden Idee, sagt Harmit Malik, Evolutionsbiologe am Fred Hutchinson Cancer Center und am Howard Hughes Medical Institute: Gene, die das Überleben einer klaren und gegenwärtigen Gefahr ermöglichen, können durchaus erhebliche Nachteile haben.

Dies könnte einer der Gründe dafür sein, dass wir nach so vielen Jahren der natürlichen Selektion immer noch extrem gefährliche Varianten im Umlauf haben, wie die schädlichen Versionen des BRCA1-Gens, die mit Brustkrebs in Verbindung gebracht werden, sagte er. Jeder Teil der Maschinerie unserer Zelle ist ein potenzielles Ziel für einen Virus, und im Laufe der Äonen hatte die beste Lösung für das aktuelle Problem möglicherweise gefährliche Nebenwirkungen.

Um ein besseres Gefühl dafür zu bekommen, was die von ihnen gemeldeten Varianten im Immunsystem bewirken könnten, wählten Kerner und Kollegen drei aus und beobachteten, wie sie sich in Zellen im Labor verhielten. Sie erhaschten einen verlockenden Blick darauf, wie jede Variante etwas Kleines, aber Entscheidendes optimierte.

Eine davon modulierte beispielsweise die Reaktion des Körpers auf ein Immunsignal, eine andere beeinträchtigte die Funktion von T-Zellen, einer Art weißer Blutkörperchen, die dem Körper bei der Bekämpfung von Infektionen helfen. Diese ersten Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Untersuchung jeder Variante für sich Möglichkeiten zur Bekämpfung von Autoimmunerkrankungen oder zur anderweitigen Beeinflussung der Immunität aufzeigen könnte, sagte Kerner.

Für Malik hat jede in dieser Studie identifizierte Variante das Potenzial, eine neue Forschungslinie zur menschlichen Immunität in der Vergangenheit und Gegenwart einzuleiten.

„Jedes davon ist eine mögliche Geschichte unserer Abstammung und der Kompromisse, die wir eingegangen sind, um dorthin zu gelangen, wo wir heute sind“, sagte Malik. „Das finde ich wirklich faszinierend.“