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# 生物学# 遺伝学

アンデス高地民族の遺伝的適応

研究によると、ペルーの高地に住む人々の免疫反応が変わっていることがわかった。

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世界の人口の約1%が高地に住んでて、特に2,500メートル(約8,200フィート)以上の場所が多いんだ。ペルーやボリビアみたいな国では、アンデス山脈に住んでる人たちがいて、特有の課題に直面してる。高い所の環境は酸素が少なくて、日光の露出が多くて、寒い温度で、細菌に対する反応も違うんだ。

科学者たちは、低酸素レベルに対応する遺伝子が自然選択によって時間と共に変わってきたことを発見したんだ。特定の遺伝子が血圧を調整したり、アンデスに住む人たちの繁殖成功を改善するのに役立ってると考えられてる。遺伝学の研究では、これらの地域の人たちが心血管系にも特定の利点を持っていることが示されてるよ。

最近の研究はこれらの発見を裏付けて、新しい情報も加えたんだ。ある研究では、ペルーからの286人を分析して、アンデスの人々に正の選択があった10個の遺伝子を特定したんだ。これらの遺伝子は心臓の健康や低酸素への反応、肌の色、体が糖やエネルギーを処理する方法に関連してる。

ペルーの高地に住む人たちは、チベット人やシャーペ人、エチオピア人と比べると違った適応を示してる。また、免疫系に関連する遺伝子も自然選択を受けているようだ。これらの遺伝子は細菌に対する反応を良くしていて、高地での生存に重要な要素だよ。

いくつかの研究では、アンデスの人々に強い適応の兆候が見られていて、ホルモンの生産のバランスや免疫反応を維持するのに重要な遺伝子が強調されてる。別の研究では、結核の存在によって免疫系に関連する遺伝子が適応したようだということも分かった。

でも、これらの発見にもかかわらず、高地での生活が先住民の免疫系の遺伝子発現にどう影響するかを調べた研究はあまりなかったんだ。私たちの研究は、そのギャップを埋めるために、ペルーの異なる高度に住む人々の血液サンプルを比較することを目指したよ。

研究対象と方法

私たちは、ペルー中央部のワヌコに住む人々に焦点を当てたんだ。そこはアンデスとアマゾンの森が混ざってる地域だよ。生物学的サンプルに加えて、年齢、体重、参加者が住んでいる高度などの情報を集めた。

最初に35人の遺伝的な違いを調べたけど、その後62人を調査して、特定の細菌やウイルスの成分にさらされた後の遺伝子の反応を見た。血液サンプルを集めて、さまざまな刺激に対する免疫系の反応を調べたんだ。

遺伝的背景の理解

特別な技術を使ってDNAの遺伝的構成を調べた結果、ワヌコの人々は主にネイティブ・アメリカンの系統で、少しだけヨーロッパ系とほとんどアフリカ系が含まれてることが分かった。

遺伝的結果を分析すると、ほとんどのワヌコの人々が北ペルーの他の先住民グループと密接に関連していることが示された。これは、ワヌコの人口がアンデスとアマゾンに関連する豊かな先祖の背景を共有していることを示唆しているよ。

病原体に対する遺伝子の反応を調べる

血液サンプルに対して徹底的なテストを行ったんだ。高いところと低いところに住む参加者での遺伝子の反応を調べた。主な焦点は、異なる条件で免疫遺伝子がどう機能するかを理解することだった。

結果として、高地にいる人たちと低地にいる人たちの間に顕著な違いが見られた。843の遺伝子が高度に応じて異なる表現をしているのが分かった。高地に住む人たちでは、ある遺伝子があまり活発でなく、一方で別の遺伝子はより活発だった。

影響を受けた遺伝子の中では、血管の発達に関与するAPELAが高地の住民ではあまり活発でなく、もう一つの遺伝子HS3ST2は高地の人々でより活発だったんだ。これは体が炎症を管理する方法に関連してるよ。

免疫系の反応

免疫関連の遺伝子を詳しく見たとき、いくつかの遺伝子が高度によって活動が変わることが分かった。CXCL8やIL12Aのような遺伝子はあまり活発でない一方、HLA-DRB5やFCGR1Aは高地の住民ではより活発だった。影響を受けた遺伝子は、体が感染と戦ったり炎症を管理するのに重要なんだ。

これらの発見は、高地に住むことで免疫系が脅威にどう反応するかが変わることを示唆している。この変化が、山岳地域に住む人々の健康問題を理解する上で重要な要因かもしれない。

遺伝子発現研究の重要性

私たちの研究は、先住民の免疫反応が高地生活によってどう形作られたかを明らかにしているんだ。ペルーの先住民と彼らの免疫系の遺伝子が高度のプレッシャーにどう反応するかに焦点を当てた初めての研究だよ。

データは、高度の違いに基づいて重要な数の遺伝子がより活発またはあまり活発でないことを示してる。この発見は、低酸素レベルや増加した紫外線放射などのストレスに対して、これらの適応がどう機能するかを理解するのに必要だ。

これらの遺伝的変化を病原体への反応と結びつけることで、これらの人口の健康をより良く保護する方法を理解し始めることができる。

他の要因に関する詳細

今回の発見は重要な第一歩を提供しているけど、いくつかの要因はさらに探求が必要だ。たとえば、研究参加者のほとんどは女性だったし、年齢についての厳密な選択はなかった。これが結果に影響を与えるかもしれないし、遺伝子発現は年齢や性別によって変わることがある。

さらに、他の環境要因やライフスタイルの選択が遺伝子発現に影響を与えることも示されているよ。

最近の研究では、遺伝的変化やDNAのマーカーの重要性が強調されていて、これらが高度に反応する遺伝子にさらに影響を与えるかもしれない。この情報は、なぜある個人が他の個人よりも適応が良いのかを説明する手助けになるかもしれない。

結論

結論として、私たちの研究はペルーの先住民が遺伝的レベルでどう適応しているかについて独特の洞察を明らかにしたんだ。発見は、アンデスに住んでいることに関連する特異な免疫反応のパターンを示している。まだ学ぶことがたくさんあるけど、この基盤は高地生活に関連する健康課題を理解するのに役立つだろう。

将来の研究は、これらの発見をもとにさまざまな要因がどう適応を形成するかをさらに深く探ることができるかもしれない。遺伝子、環境、健康の相互作用を調査することで、これらのコミュニティの福祉をより良く支援することができる。

オリジナルソース

タイトル: The effect of altitude on the expression of immune-related genes in Peruvian rural indigenous

概要: Background: Some genes associated with immune response have been elucidated in some Andean populations, which may explain part of the immune system adaptation and pathogen response in high-altitude residents. We performed differential expression analysis and mainly focused on genes with high fold-change between groups and those genes with differential expression related to the immune system. Methods: We performed a transcriptome analysis of Peruvian individuals, primarily from rural areas, with high genetic backgrounds from ancient indigenous people, exposed to different living altitudes (high vs low). We collected peripheral blood mononuclear cells (PBMC) from 62 volunteers and exposed them to bacterial lipopolysaccharide (LPS), Pam3CSK4 (a synthetic triacylated lipopeptide responsible for bacterial components), and R848 (an imidazoquinoline compound related to viral nucleic acids). Results: Differential expression analysis results and data integration analysis with immune system pathway data exhibit a set of 17 genes associated with the immune system, nine down-regulated genes (ITGAX, CCL22, CSF1, CXCL8, IL12A, MMP9, CSF2, PTGS2, ENSG00000138685.17), and eight up-regulated genes (HLA-DPB1, FN1, CD36, MMP2, HLA-DRB1, FCGR1A, CCL17, HLA-DRB5). These genes are notably enriched in antigen-presenting cells, such as dendritic cells and macrophages. Conclusion: The differential expression of immune system genes in native inhabitants with a prominent Andean genetic background highlights the active involvement of both the innate and adaptive immune systems. Remarkably, our study revealed a distinct gene expression signature in our population, setting it apart from other transcriptomic studies conducted thus far. AUTHOR SUMMARYLiving in high-altitude regions poses several environmental challenges for humans, including reduced oxygen levels, increased exposure to ultraviolet radiation, cold temperatures, and altered responses to pathogens, among other factors. Here we show genomic and transcriptome analyses of blood cells in Peruvian individuals, primarily from rural areas, from indigenous populations. We previously showed a robust adaptation signals related to altitude in Peruvian and Bolivian populations, identifying a significant association with the DUOX2 gene, which plays a crucial role in maintaining homeostasis in thyroid hormone production, as well as influencing the innate immune system and inflammatory response. We now find that differential expression analysis exhibits a set of 17 genes associated with the immune system, nine down-regulated genes (ITGAX, CCL22, CSF1, CXCL8, IL12A, MMP9, CSF2, PTGS2, ENSG00000138685.17), and eight up-regulated genes (HLA-DPB1, FN1, CD36, MMP2, HLA-DRB1, FCGR1A, CCL17, HLA-DRB5). These results suggest a distinct gene expression signature in our population, setting it apart from other transcriptomic studies conducted thus far.

著者: Heinner Guio, L. Jaramillo-Valverde, G. S. de Araujo, J. A. Poterico, C. Martinez-Jaramillo, V. Roa-Linares, S. Alvites-Arrieta, N. Pablo-Ramirez, M. Ubillus, D. Palma-Lozano, C. Silva-Carvalho, L. Vasconcelos-da-Gama, L. F. Costa, E. Tarazona-Santos, S. Raychaudhuri

最終更新: 2024-03-11 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.06.583674

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.06.583674.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

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