Согласно новому исследованию, проведенному Королевским колледжем Лондона, два полезных варианта гена, контролирующего развитие красных кровяных телец, распространились из Африки почти во все человеческие популяции по всему миру. Международная группа исследователей изучила геномы мирового населения, чтобы найти причину изменений в ключевом гене-регуляторе, который стимулирует выработку гемоглобина плода во взрослом возрасте. Гемоглобин плода обычно обнаруживается у плодов и младенцев, но некоторые пациенты с наследственными заболеваниями крови, которые могут продолжать его вырабатывать, когда взрослые, испытывают более легкие симптомы своего состояния.
Серповидно-клеточная анемия – это наследственное заболевание крови, при котором эритроциты ведут себя ненормально и могут закупоривать кровеносные сосуды, что приводит к острым непредсказуемым болезненным приступам, называемым серповидноклеточным кризисом, которые обычно длятся неделю. Периодические серповидные кризы и хроническая анемия приводят к серьезным осложнениям со стороны суставов, костей, легких, глаз, мозга, печени и почек и к преждевременной смерти. Талассемия – это группа наследственных заболеваний крови, при которых вырабатывается недостаточное количество гемоглобина – переносчика кислорода в клетках крови, что приводит к анемии. Симптомы бета-талассемии могут варьироваться от умеренных до тяжелых, причем наиболее тяжелая форма требует переливания крови на всю оставшуюся жизнь человека. Единственным «лекарством» как от серповидноклеточной анемии, так и от бета-талассемии является трансплантация костного мозга, но этот вариант доступен лишь небольшому количеству пациентов.
Исследования показали, что носители этих состояний защищены от малярии; наличие одной копии гена серповидных клеток значительно увеличивает ваши шансы на выживание от малярии. В результате эти заболевания крови более распространены в тех частях мира, где распространена малярия. Однако серповидно-клеточная анемия быстро становится проблемой общественного здравоохранения как во всем мире, так и в Великобритании, где она является наиболее распространенным тяжелым генетическим заболеванием, которым страдают около 13000 человек.
В новом исследовании, опубликованном в Annals of Human Genetics, рассматривались генетические факторы, которые могут снизить тяжесть этих заболеваний крови. Обычно наши тела вырабатывают гемоглобин плода, находясь в утробе матери, но затем при рождении переключаются на другую форму гемоглобина, гемоглобин взрослого человека. Тем не менее, мы продолжаем производить очень небольшое количество гемоглобина плода во взрослом возрасте, у одних больше, чем у других. Пациенты, у которых есть генетические факторы, увеличивающие продукцию гемоглобина плода, как правило, имеют более легкие симптомы заболевания крови.
Изучая пациентов африканского и южноазиатского происхождения, авторы заметили, что один из таких факторов, генетический вариант, контролирующий ген регулятора красных кровяных телец MYB – «вариант энхансера MYB» – на хромосоме 6, имеет сходную генетическую структуру не только в обоих случаях. группы пациентов, а также здоровых людей, в том числе выходцев из Северной Европы, где талассемия и серповидноклеточная анемия встречаются редко. Это заставило авторов подозревать, что полезные варианты энхансера MYB, которые способствуют развитию гемоглобина плода в организме, являются общей чертой человеческих популяций во всем мире и могут иметь общее происхождение.
Чтобы проверить эту гипотезу, команда провела поиск генетических сигнатур таких вариантов в общедоступных данных генома, полученных от населения мира, чтобы выяснить, существуют ли они в других этнических группах. Они обнаружили сигнатуры для двух разных типов вариантов энхансера MYB, HMIP-2A и HMIP-B, в основных группах населения и почти во всех этнических группах, охваченных данными. Оба варианта встречаются в Африке к югу от Сахары, но только с низкой частотой. В большей части остального мира аллели объединились, образуя HMIP-2A-B, и эта комбинация относительно распространена в Европе, Южной Азии и Китае. HMIP-2B по отдельности распространен у народов Дальнего Востока Азии и индейцев, что иллюстрирует их связь через Берингов пролив.
Команда также проверила недавние данные о последовательности генома у наших вымерших кузенов, неандертальцев и денисовцев, а также у больших обезьян, но не обнаружила ни HMIP-2A, ни HMIP-2B. Из этого авторы делают вывод, что варианты энхансера MYB, которые модулируют тяжесть серповидно-клеточной и бета-талассемии, дважды возникали у современных людей, в Африке, а затем распространились по остальному миру. Однако это, вероятно, произошло задолго до того, как наследственные заболевания крови стали распространенными, и поэтому факторы окружающей среды, которые благоприятствовали таким вариантам у этих ранних людей, не ясны.
На следующем этапе исследования будет изучено, какие факторы отбора или преимущества могли способствовать нынешнему распределению вариантов в популяции. Давление отбора может включать факторы питания, такие как наличие железа в рационе, или особые требования к производству эритроцитов, такие как адаптация к большой высоте.
Доктор Стивен Мензель, соавтор кафедры молекулярной гематологии Королевского колледжа Лондона, говорит: "Пациенты, у которых есть более легкие версии заболеваний крови, благодаря их способности продолжать вырабатывать гемоглобин плода, несут генетические ключи, которые помогают нам понять функцию генов и биологические пути, участвующие в этих заболеваниях."
Профессор Суи Лэй Тейн, соавтор и консультант-гематолог в трастовом фонде NHS больницы Королевского колледжа, говорит: "King’s Health Partners заботится о самой большой когорте пациентов с серповидноклеточной анемией в Великобритании, насчитывающей около 2500 пациентов. Хотя новорожденный в Великобритании теперь может рассчитывать дожить до взрослого возраста, у взрослых заболевание переросло в хроническое изнурительное заболевание с острой или хронической болью и поражением органов. Мы надеемся, что наши исследования помогут разработать биомаркеры и, в конечном итоге, превентивные методы лечения наследственных заболеваний крови."