Ljudi se i dalje razvijaju, a dr Tatum Simonson, osnivač i ko-direktor Centra za fiziološku genomiku niskog kiseonika na Medicinskom fakultetu Univerziteta Kalifornije, planira da iskoristi evoluciju za poboljšanje zdravstvene zaštite za sve.
Njeno najnovije istraživanje, koje je objavljeno 9. februara 2024. u časopisu Science Advances, otkriva da je varijanta gena kod nekih stanovnika Anda povezana sa smanjenim brojem crvenih krvnih zrnaca na velikim visinama, što im omogućava da bezbedno žive visoko u planinama u uslovima niskog nivoa kiseonika. . Simonsonova laboratorija UC San Diego primenjuje te nalaze kako bi razumela da li možda postoji genetska komponenta zašto neki ljudi sa apnejom u snu ili plućnim bolestima kao što je hronična opstruktivna plućna bolest (HOBP) prolaze bolje od drugih.
Simonson je objasnio: „Postoje ljudi sa HOBP koji puno dišu i održavaju veću zasićenost kiseonikom. Drugi sa istom bolešću ne dišu toliko, a njihova zasićenost kiseonikom je niska. Istraživači sumnjaju da mogu postojati genetske razlike u osnovi ove varijacije, slično varijacijama koje nalazimo u putevima važnim za detekciju kiseonika i odgovore koji su u osnovi prirodne selekcije na velikoj nadmorskoj visini.“
Našim ćelijama je potreban kiseonik da bi preživele. Kada nema dovoljno u okolini, naša tela proizvode dodatne crvene krvne ćelije, koje prenose kiseonik po celom telu. Previše crvenih krvnih zrnaca, međutim, stvara opasno stanje koje se zove prekomerna eritrocitoza (EE), što čini krv viskoznom, što može dovesti do moždanog udara ili srčane insuficijencije.
Njeno prethodno istraživanje pokazalo je da su mnogi Tibetanci koji žive u planinama izloženi situacijama sa niskim sadržajem kiseonika rođeni sa urođenim mehanizmima koji ih štite od loših ishoda na velikoj nadmorskoj visini, uključujući prekomernu proizvodnju crvenih krvnih zrnaca. Deo ovoga je zbog promena u regulaciji gena EPAS1, koji snižava koncentraciju hemoglobina regulacijom puta koji reaguje na promenu nivoa kiseonika. Napredak u genetici je pokazao da su moderni Tibetanci ovu genetsku prednost primili od svojih predaka koji su se mešali sa arhaičnim ljudima koji su živeli u Aziji pre desetina hiljada godina – jedinstvena evoluciona istorija ograničena na ovu populaciju.
Za svoje najnovije istraživanje, dr Simonson, koja je takođe katedra za respiratornu fiziologiju Džona B. Vesta i vanredni profesor na Odseku za plućne bolesti, intenzivnu negu, medicinu spavanja i fiziologiju na Medicinskom fakultetu UC San Diego, zumirala je na EPAS1 region genoma. Ona i njen tim fokusirali su se na mutaciju gena koja je prisutna kod nekih ljudi koji žive u Andima, ali je odsutna u svim drugim ljudskim populacijama. Kada su skenirali čitave andske genome, pronašli su obrazac koji okružuje ovu varijantu koji sugeriše da se genetska promena, koja menja samo jednu aminokiselinu u proteinskom proizvodu, dogodila slučajno, relativno nedavno (pre 9.000 do 13.000 godina), i veoma se proširila. brzo kroz stotine generacija unutar andskog stanovništva.
Slično Tibetancima, gen EPAS1 je povezan sa nižim brojem crvenih krvnih zrnaca kod Anda koji ga poseduju. Međutim, istraživači su bili iznenađeni kada su otkrili da varijanta funkcioniše na potpuno drugačiji način od tibetanske verzije gena; umesto da reguliše njegove nivoe, andska varijanta menja genetski sastav proteina, menjajući DNK u svakoj pojedinačnoj ćeliji.
„Tibetanci imaju, generalno gledano, prosečnu nižu koncentraciju hemoglobina, a njihova fiziologija se bavi niskim kiseonikom na način koji ne povećava njihova crvena krvna zrnca na preterano visoke nivoe. Sada imamo prve znake dokaza da će i Andanci takođe otići na tom putu, uključujući isti gen, ali sa promenom kodiranja proteina. Evolucija je funkcionisala u ove dve populacije, na istom genu, ali na različite načine“, rekao je Simonson.
Ova studija predstavlja primer trenutnog pristupa u istraživanju koje povezuje genetske ciljeve prirodne selekcije sa složenim genima bolesti – razumevanje, na primer, kako prirodna genetska varijacija doprinosi adaptivnim i neprilagođenim odgovorima na nizak kiseonik, kao što ova studija otkriva.
U Simonsonovoj laboratoriji, to znači otkriti koji nizvodno ciljni geni se uključuju kao odgovor na nizak kiseonik, između ostalog. Simonson je rekao: „Ovaj rad pokazuje jedan gen povezan sa jednim određenim fenotipom, ali mislimo da je uključeno mnogo različitih gena i komponenti transporta kiseonika. To je samo jedan deo te slagalice i mogao bi istraživačima pružiti informacije relevantne za druge populacije.“
Simonson i njen tim rade sa latino populacijom u San Dijegu i El Centru u Kaliforniji, kao i Tihuani i Ensenadi u Meksiku, odvodeći ih na velike visine i snimajući njihovo disanje dok su budni i spavaju. Oni ukrštaju svoje nalaze sa javno dostupnim bazama podataka kako bi utvrdili da li se nalazi koje su napravili u Andima nalaze i kod lokalnih Latinoamerikanaca koji možda dele neke genetske varijante sa Andima.
„U preciznoj medicini važno je prepoznati varijacije u genetskoj pozadini, posebno u istorijski nedovoljno proučavanim populacijama“, rekao je Simonson. „Ako možemo da pronađemo neke zajedničke genetske faktore u populacijama u ekstremnom okruženju, to bi nam moglo pomoći da bolje razumemo aspekte zdravlja i bolesti u toj grupi i grupama na lokalnom nivou. Na taj način, ova studija ima za cilj da podstakne istraživanje napred i ka sveobuhvatnom personalizovanom medicina pristupa u klinikama ovde u San Dijegu.“
