นักวิจัยจากคณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก ก่อนหน้านี้พบชุดของการกลายพันธุ์ของยีนของมนุษย์ ที่ปกป้องผู้สูงอายุจากการเสื่อมถอยของความรู้ความเข้าใจและภาวะสมองเสื่อม
ในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 9 กรกฎาคม 2022 ใน Molecular Biology and Evolutionพวกเขามุ่งเน้นไปที่ยีนที่กลายพันธุ์เหล่านี้และพยายามติดตามวิวัฒนาการของพวกมัน—— เมื่อใดและทำไมมันจึงปรากฏในจีโนมมนุษย์ ผลการวิจัยชี้ให้เห็นถึงแรงกดดันในการคัดเลือกจากเชื้อโรคที่ติดเชื้อ เช่น โรคหนองใน อาจส่งเสริมการเกิดขึ้นของตัวแปรของยีนนี้ใน Homo sapiensและสนับสนุนการมีอยู่ของปู่ย่าตายายในสังคมมนุษย์โดยไม่ได้ตั้งใจ
ชีววิทยาของสัตว์หลายชนิดได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับการสืบพันธุ์ บ่อยครั้งทำให้เสียสุขภาพในอนาคตและอายุขัยยืนยาวขึ้น อันที่จริง มนุษย์เป็นสัตว์ชนิดเดียวที่รู้กันว่ามีชีวิตอยู่ได้ดีในวัยหมดประจำเดือน ตาม “สมมติฐานของคุณยาย” นี่เป็นเพราะผู้หญิงสูงอายุให้การสนับสนุนที่สำคัญในการเลี้ยงดูทารกและเด็กที่เป็นมนุษย์ซึ่งต้องการการดูแลมากกว่าเด็กในสายพันธุ์อื่น นักวิทยาศาสตร์กำลังพยายามทำความเข้าใจว่าลักษณะทางชีววิทยาของมนุษย์ทำให้สุขภาพในระยะยาวเป็นไปได้อย่างไร
เมื่อก่อนหน้านี้นักวิจัยเปรียบเทียบจีโนมของมนุษย์และชิมแปนซี พวกเขาพบว่ามนุษย์มียีนเฉพาะสำหรับ CD33 ซึ่งเป็นตัวรับที่แสดงออกในเซลล์ภูมิคุ้มกัน ตัวรับ CD33 มาตรฐานจับกับน้ำตาลชนิดหนึ่งที่เรียกว่ากรดเซียลิกซึ่งเคลือบเซลล์ของมนุษย์ทั้งหมด เมื่อเซลล์ภูมิคุ้มกันสัมผัสถึงกรดเซียลิกผ่าน CD33 เซลล์นั้นจะรับรู้อีกเซลล์หนึ่งว่าเป็นส่วนหนึ่งของร่างกายและไม่โจมตีกรดดังกล่าว จึงเป็นการป้องกันการตอบสนองของภูมิต้านทานผิดปกติ
ตัวรับ CD33 ยังแสดงออกในเซลล์ภูมิคุ้มกันของสมองที่เรียกว่า microglia ซึ่งช่วยควบคุมการอักเสบของเส้นประสาท อย่างไรก็ตาม microglia ยังมีบทบาทสำคัญในการล้างเซลล์สมองที่เสียหายและแผ่นโลหะอะไมลอยด์ที่เกี่ยวข้องกับโรคอัลไซเมอร์ โดยการผูกมัดกับกรดเซียลิกบนเซลล์และแผ่นโลหะเหล่านี้ ตัวรับ CD33 ปกติจะยับยั้งการทำงานของ microglial ที่สำคัญนี้ และเพิ่มความเสี่ยงต่อภาวะสมองเสื่อม
นี่คือที่มาของตัวแปรยีนใหม่ ที่ไหนสักแห่งตามแนววิวัฒนาการ มนุษย์หยิบ CD33 รูปแบบที่กลายพันธุ์เพิ่มเติมซึ่งไม่มีจุดจับกับน้ำตาล รีเซพเตอร์ที่กลายพันธุ์จะไม่ทำปฏิกิริยากับกรดเซียลิกบนเซลล์และคราบจุลินทรีย์ที่เสียหายอีกต่อไป ทำให้ไมโครเกลียสามารถทำลายพวกมันได้ อันที่จริง ระดับที่สูงกว่าของตัวแปร CD33 นี้ได้รับการพบว่าสามารถป้องกันโรคอัลไซเมอร์ในระยะหลังได้
ในการพยายามทำความเข้าใจว่ายีนนี้เกิดขึ้นครั้งแรกเมื่อใด ผู้เขียนร่วมอาวุโส Ajit Varki, MD, ศาสตราจารย์ด้านการแพทย์และเวชศาสตร์เซลล์และโมเลกุลที่ UC San Diego School of Medicine และเพื่อนร่วมงานพบหลักฐานการเลือกในเชิงบวกที่แข็งแกร่ง ซึ่งบ่งชี้ว่ามีบางอย่างกำลังขับเคลื่อน ยีนจะพัฒนาเร็วกว่าที่คาดไว้ พวกเขายังค้นพบว่า CD33 รุ่นพิเศษนี้ไม่มีอยู่ในจีโนมของ Neanderthals หรือ Denisovans ซึ่งเป็นญาติทางวิวัฒนาการที่ใกล้เคียงที่สุดของเรา
“สำหรับยีนส่วนใหญ่ที่แตกต่างกันในมนุษย์และชิมแปนซี มนุษย์นีแอนเดอร์ทัลมักจะมีรุ่นเดียวกับมนุษย์ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องที่น่าประหลาดใจสำหรับเรา” วาร์กีกล่าว “ผลการวิจัยเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าภูมิปัญญาและการดูแลปู่ย่าตายายที่มีสุขภาพดีอาจเป็นข้อได้เปรียบเชิงวิวัฒนาการที่สำคัญที่เรามีเหนือสายพันธุ์ hominin โบราณอื่น ๆ “
Varki เป็นผู้นำการศึกษาร่วมกับ Pascal Gagneux, PhD, ศาสตราจารย์ด้านพยาธิวิทยาที่ UC San Diego School of Medicine และศาสตราจารย์ในภาควิชามานุษยวิทยา ผู้เขียนกล่าวว่าการศึกษานี้เป็นหลักฐานใหม่ที่สนับสนุนสมมติฐานของคุณยาย
ทฤษฏีวิวัฒนาการกล่าวว่าความสำเร็จในการสืบพันธุ์เป็นตัวขับเคลื่อนหลักของการคัดเลือกทางพันธุกรรม ไม่ใช่สุขภาพความรู้ความเข้าใจหลังการเจริญพันธุ์ แล้วอะไรล่ะที่ผลักดันให้เกิดความชุกของรูปแบบที่กลายพันธุ์ของ CD33 ในมนุษย์?
ความเป็นไปได้อย่างหนึ่งที่ผู้เขียนแนะนำคือ โรคติดเชื้อสูง เช่น โรคหนองใน ซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อสุขภาพการเจริญพันธุ์ อาจส่งผลกระทบต่อวิวัฒนาการของมนุษย์ แบคทีเรียหนองในเคลือบตัวเองในน้ำตาลเดียวกันกับที่ตัวรับ CD33 จับ เช่นเดียวกับหมาป่าในชุดแกะ แบคทีเรียสามารถหลอกเซลล์ภูมิคุ้มกันของมนุษย์ไม่ให้ระบุว่าเป็นผู้บุกรุกจากภายนอก
นักวิจัยแนะนำว่า CD33 เวอร์ชันกลายพันธุ์ที่ไม่มีจุดจับกับน้ำตาล กลายเป็นการปรับตัวของมนุษย์เพื่อต่อต้าน “การเลียนแบบระดับโมเลกุล” โดยโรคหนองในและเชื้อโรคอื่นๆ อันที่จริง พวกเขายืนยันว่าการกลายพันธุ์ที่จำเพาะต่อคนสามารถยกเลิกปฏิสัมพันธ์ระหว่างแบคทีเรียกับ CD33 ได้อย่างสมบูรณ์ ซึ่งจะทำให้เซลล์ภูมิคุ้มกันสามารถโจมตีแบคทีเรียได้อีกครั้ง
โดยรวมแล้ว ผู้เขียนเชื่อว่ามนุษย์เริ่มสืบทอดรูปแบบการกลายพันธุ์ของ CD33 เพื่อป้องกันโรคหนองในในช่วงวัยเจริญพันธุ์ และตัวแปรของยีนนี้ได้รับการคัดเลือกโดยสมองในภายหลังเพื่อประโยชน์ในการต้านภาวะสมองเสื่อม
“เป็นไปได้ว่า CD33 เป็นหนึ่งในยีนจำนวนมากที่ได้รับการคัดเลือกเพื่อความได้เปรียบในการเอาชีวิตรอดจากเชื้อก่อโรคในระยะเริ่มต้นของชีวิต แต่นั่นก็จะถูกเลือกเป็นลำดับที่สองสำหรับผลในการป้องกันภาวะสมองเสื่อมและโรคอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับการชราภาพ” Gagneux กล่าว
ผู้เขียนร่วม ได้แก่ Sudeshna Saha, Naazneen Khan, Andrea Verhagen, Aniruddha Sasmal และ Sandra Diaz ที่ UC San Diego, Troy Comi และ Joshua M. Akey ที่ Princeton University, Hai Yu และ Xi Chen ที่ UC Davis และ Martin Frank ที่ Biognos AB .
งานนี้ได้รับทุนจาก National Institutes of Health (grant R01GM32373) และ Cure Alzheimer’s Fund
