В 2013 году Всемирная организация здравоохранения подсчитала, что во всем мире от малярии умерло 584 000 человек, 90% из которых составляли дети в возрасте до пяти лет, проживающие в Африке, а 198 миллионов были инфицированы.Исследование было проведено MalariaGEN, международной сетью ученых и клиницистов, разбросанной по Африке, Азии и другим эндемичным по малярии регионам мира, при финансовой поддержке Wellcome Trust.
В этом исследовании они проанализировали данные из восьми различных африканских стран: Буркина-Фасо, Камеруна, Ганы, Кении, Малави, Мали, Гамбии и Танзании.Чтобы идентифицировать новый локус, исследователи провели полногеномное ассоциативное исследование (GWAS), в котором сравнили ДНК 5633 детей с тяжелой малярией с ДНК 5 919 детей без тяжелой малярии. Затем они повторили свои основные выводы еще на 14 000 детей.
Новый локус, который они определили, находится рядом с кластером генов, которые кодируют белки, называемые «гликофоринами», которые участвуют во вторжении малярийных паразитов в красные кровяные тельца. Хотя на протяжении многих лет было постулировано множество различных локусов устойчивости к малярии, это один из очень немногих, выдержавших строгие испытания в большом многоцентровом исследовании; другие включают гены серповидных клеток и группы крови O.Вариант с особо сильной защитой, известный в генетике как «аллель», чаще всего обнаруживался среди детей в Кении, в Восточной Африке.
Наличие этого аллеля снижает риск тяжелой формы малярии примерно на 40% у кенийских детей, с немного меньшим эффектом для всех других изученных групп населения. Авторы предполагают, что это различие между популяциями может быть связано с генетическими особенностями местного паразита малярии в Восточной Африке.В течение десятилетий исследователям было известно, что кластер генов гликофоринов сильно варьируется, но невозможно показать, что это генетическое изменение отвечает за защиту людей от тяжелой малярии. Теперь, благодаря улучшенной методологии GWAS и возможности собирать образцы из разных африканских стран, исследователи могут лучше понять сложность структур ДНК и, что особенно важно, точно измерить их влияние на уровень устойчивости человека к болезни.
Интересно, что новый локус генетической устойчивости находится в области генома, где люди и шимпанзе, как известно, имеют общие комбинации вариантов ДНК, известные как гаплотипы. Это указывает на то, что некоторые из вариаций, наблюдаемых у современных людей, существуют уже миллионы лет. Это открытие также предполагает, что эта область генома является предметом «балансирующего отбора».
Уравновешивающий отбор происходит, когда конкретный генетический вариант эволюционирует, потому что он приносит пользу для здоровья, но его переносит только часть населения, потому что он также имеет разрушительные последствия. Классическим примером является ген серповидноклеточной анемии: люди с одной копией гена надежно защищены от малярии, но у людей с двумя копиями гена развивается опасное для жизни состояние, известное как серповидноклеточная анемия.Профессор Доминик Квятковски, один из ведущих авторов статьи, из Wellcome Trust Sanger Institute и Wellcome Trust Center for Human Genetics, сказал: «Теперь мы можем однозначно сказать, что генетические вариации в этой области человеческого генома обеспечивают сильные защита от тяжелой малярии в реальных условиях, в зависимости от того, выживет ребенок или умрет.
"Эти результаты показывают, что балансирование отбора и устойчивости к малярии — это глубоко переплетенные темы в нашей древней эволюционной истории.«Этот новый локус устойчивости особенно интересен, потому что он расположен так близко к генам, которые являются привратниками для механизма инвазии малярийных паразитов. Теперь нам нужно углубиться в этот локус, чтобы более точно охарактеризовать эти сложные паттерны генетической изменчивости и понять молекулярные механизмы по которым они действуют ".
Профессор Огобара К. Думбо, один из соавторов Центра исследований и обучения малярии в Университете Бамако в Мали, сказал: «Этот тип открытия стал возможным благодаря тесному сотрудничеству между исследователями малярии на местах и ??северными сотрудниками, которые иметь технологическую платформу и возможность анализировать большие данные.«Эти результаты позволяют по-новому взглянуть на генетическое взаимодействие человека и плазмодия, которое определяется их совместной эволюцией. Следующим шагом является то, как эти результаты могут быть использованы в условиях общественного здравоохранения в качестве маркера индивидуального и популяционного риска заражения малярией.
Применение результатов таким образом будет возможно только путем обучения критической массы африканских ученых в области геномики и управления и анализа больших данных. И то, и другое рассматривается Консорциумом MalariaGEN и следующими программами Wellcome Trust DELTAS Africa ».
Профессор Кевин Марш, соавтор исследования исследовательской программы Kemri-Wellcome в Килифи, Кения, сказал: «Эта работа является прекрасным примером того, как подлинное крупномасштабное сотрудничество может использовать возможности современной геномной науки. Риск развития тяжелой малярии оказывается тесно связанным с процессом, посредством которого малярийный паразит проникает в эритроциты человека. Это исследование усиливает аргумент в пользу сосредоточения внимания на малярийной стороне взаимодействия паразита и человека в наших поисках новых вакцины-кандидаты ».