Team findet Fußabdruck des Coronavirus-Ausbruchs vor 20 Jahren

Covid-07 20

Vor mehr als 20,000 Jahren brach in der Region Ostasien eine Coronavirus-Epidemie aus, berichten Forscher.

Spuren des Ausbruchs sind in der genetischen Ausstattung der Menschen aus dieser Gegend offensichtlich, wie sie herausgefunden haben.

Die Forscher analysierten die Genome von mehr als 2,500 modernen Menschen aus 26 weltweiten Populationen, um besser zu verstehen, wie sich der Mensch an historische Coronavirus-Ausbrüche angepasst hat.

Das Team verwendete Computermethoden, um genetische Spuren der Anpassung an Coronaviren aufzudecken, die Familie von Viren, die in den letzten 20 Jahren für drei große Ausbrüche verantwortlich waren, einschließlich der anhaltenden COVID-19-Pandemie.

In den letzten 20 Jahren gab es drei epidemische Ausbrüche schwerer Coronaviren: SARS-CoV, das zu einem schweren akuten Atemwegssyndrom führte, das 2002 seinen Ursprung in China hatte und mehr als 800 Menschen tötete; MERS-CoV führt zum Nahost-Atemwegssyndrom, das mehr als 850 Menschen tötete; und SARS-CoV-2 Dies führte zu COVID-19, bei dem 3.8 Millionen Menschen ums Leben kamen.

Aber diese Studie über die Evolution des menschlichen Genoms hat gezeigt, dass Tausende von Jahren zuvor eine weitere große Coronavirus-Epidemie ausgebrochen ist.

„Es ist, als würde man versteinerte Dinosaurier-Fußabdrücke finden, anstatt direkt versteinerte Knochen zu finden“, sagt David Enard, Professor am Fachbereich Ökologie und Evolutionsbiologie an der University of Arizona. „Wir haben das antike Virus nicht direkt gefunden – stattdessen fanden wir Signaturen der natürlichen Selektion, die es dem menschlichen Genom zur Zeit einer alten Epidemie auferlegte.“


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Den Ausbruch des Coronavirus verfolgen

Das Team synthetisierte sowohl menschliche als auch SARS-CoV-2-Proteine, ohne lebende Zellen zu verwenden, und zeigte, dass diese direkt interagierten und wiesen speziell auf die konservierte Natur des Mechanismus hin, mit dem Coronaviren in Zellen eindringen.

Moderne menschliche Genome enthalten evolutionäre Informationen, die Hunderttausende von Jahren zurückreichen, einschließlich physiologischer und immunologischer Anpassungen, die es dem Menschen ermöglicht haben, neue Bedrohungen, einschließlich Viren, zu überleben.

Die Ergebnisse zeigten, dass die Vorfahren der ostasiatischen Bevölkerung eine Epidemie einer durch das Coronavirus verursachten Krankheit ähnlich wie COVID-19 erlebten. Die Ostasiaten kommen aus dem Gebiet, das heute China, Japan, die Mongolei, Nordkorea, Südkorea und Taiwan ist.

Um in Zellen einzudringen, muss das Virus spezifische Proteine, die von der Wirtszelle produziert werden, anheften und mit ihnen interagieren virale wechselwirkende Proteine, oder VIPs. Die Forscher fanden Anzeichen von Anpassung in 42 verschiedenen menschlichen Genen, die VIPs kodieren, was darauf hindeutet, dass die Vorfahren der modernen Ostasiaten vor über 20,000 Jahren erstmals Coronaviren ausgesetzt waren.

„Wir fanden heraus, dass die 42 VIPs hauptsächlich in der Lunge aktiv sind – dem Gewebe, das am stärksten von Coronaviren betroffen ist – und bestätigten, dass sie direkt mit dem Virus interagieren, das der aktuellen Pandemie zugrunde liegt“, sagt Erstautorin Yassine Souilmi von der School of Biological Sciences der University of Adelaide.

Neben den VIPs, die sich auf der Oberfläche einer Wirtszelle befinden und von Coronaviren verwendet werden, um in die Zelle einzudringen, interagieren die Viren im Inneren mit vielen anderen zellulären Proteinen.

„Wir fanden heraus, dass die menschlichen Gene, die für Proteine ​​kodieren, die die Vermehrung des Virus entweder verhindern oder unterstützen, vor etwa 25,000 Jahren eine viel stärkere natürliche Selektion erfahren haben, als man normalerweise erwarten würde“, sagt Enard.

Verräterische genetische Signale des Coronavirus

Die Arbeit zeigt, dass die Selektion im Verlauf der Epidemie bestimmte Varianten menschlicher Gene begünstigt hat, die an den Virus-Zell-Interaktionen beteiligt sind, die zu einer weniger schweren Krankheit hätten führen können. Das Studium der „Spuren“, die alte Viren hinterlassen haben, kann Forschern helfen, besser zu verstehen, wie sich die Genome verschiedener menschlicher Populationen an Viren angepasst haben, die sich als wichtige Triebkräfte der menschlichen Evolution erwiesen haben.

Andere unabhängige Studien haben gezeigt, dass Mutationen in VIP-Genen die Anfälligkeit für Coronaviren und auch die Schwere der COVID-19-Symptome vermitteln können. Und mehrere VIPs werden derzeit entweder in medikamentösen Behandlungen von COVID-19 eingesetzt oder sind Teil klinischer Studien zur weiteren Medikamentenentwicklung.

„Unsere Interaktionen mit Viren in der Vergangenheit haben verräterische genetische Signale hinterlassen, die wir nutzen können, um Gene zu identifizieren, die Infektionen und Krankheiten in modernen Bevölkerungen beeinflussen, und sie können die Bemühungen um die Wiederverwendung von Medikamenten und die Entwicklung neuer Behandlungen beeinflussen“, sagt Co-Autor Ray Tobler von der University of Adelaide's School der Biowissenschaften.

„Durch die Aufdeckung der Gene, die zuvor von historischen Virusausbrüchen betroffen waren, weist unsere Studie auf das Versprechen evolutionärer genetischer Analysen als neues Werkzeug zur Bekämpfung der Ausbrüche der Zukunft hin“, sagt Souilmi.

Die Autoren der Studie sagen, dass ihre Forschung dazu beitragen könnte, Viren zu identifizieren, die in der fernen Vergangenheit Epidemien verursacht haben und dies möglicherweise in Zukunft tun werden. Studien wie ihre helfen Forschern, eine Liste potenziell gefährlicher Viren zusammenzustellen und dann Diagnosen, Impfstoffe und Medikamente für den Fall ihrer Rückkehr zu entwickeln.

Das Papier erscheint in Current Biology.

Quelle: University of Arizona

Über den Autor

Daniel Stolte, University of Arizona


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Dieser Artikel erschien ursprünglich auf Futurity

 

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