基因变异在人类免疫系统中起着关键作用
人们普遍认为，人们对感染的反应是不同的。今天发表在《科学》杂志上的一项新研究表明，这可以部分地用遗传学来解释自然通讯由来自德国和美国的研究人员进行的国际合作。这项名为“由免疫激活修饰的基因调节效应有助于自身免疫性疾病的关联”的研究绘制了在免疫刺激下影响基因表达变化多少的遗传变异。这些发现为基因对个体之间不同免疫反应的贡献及其对免疫介导疾病的影响提供了新的见解。
“我们对微生物病原体的防御机制依赖于白细胞专门用来检测感染。在遇到微生物时，这些细胞通过激活和抑制数百个基因的表达来触发细胞防御程序，”该研究的高级作者之一，来自慕尼黑Ludwig-Maxmilians-Universität的Veit Hornung博士解释道，他以前来自波恩大学。波恩大学的约翰内斯·舒马赫博士是该研究的另一位资深作者，他补充说:“我们想了解个体之间的遗传差异是如何影响细胞对感染的反应的。”
人体免疫系统在自身免疫和炎症疾病、癌症、代谢和衰老中起着核心作用。研究人员发现了数百个基因，在这些基因中，对免疫刺激的反应取决于个体携带的遗传变异。“这些基因包括许多众所周知的人类免疫系统基因，这证明了这一点遗传变异在人类免疫系统的工作方式中起着重要作用，”该研究的主要作者、来自纽约基因组中心、哥伦比亚大学、慕尼黑马克斯·普朗克研究所的萨拉·金-赫尔穆特博士指出，她以前来自波恩大学。“虽然早期的研究已经绘制了其中的一些影响，但这项研究特别全面，分析了三种刺激和两个时间点。”
该研究捕获了基因变异，其对基因调控的影响取决于细胞的不同感染状态。其中包括胆固醇水平和乳糜泻等四种疾病。此外，研究人员还发现了自身免疫性疾病(如狼疮和乳糜泻)的遗传风险趋势，因为免疫状态修改的基因调节效应而变得丰富。来自纽约基因组中心和哥伦比亚大学的联合资深作者Tuuli Lappalainen博士说:“这支持了一种范式，即遗传疾病风险有时不是由导致持续细胞失调的遗传变异驱动的，而是由导致无法对感染等环境条件做出适当反应而驱动的。”
研究人员收集了134名志愿者的血液，并在实验室中用三种模拟细菌或病毒感染的成分处理了单核细胞(一种白细胞)。然后，他们通过测量早期和晚期的基因表达，分析了不同个体的细胞对感染的反应免疫反应．将基因表达谱与每个个体的全基因组遗传数据相结合，他们能够绘制出遗传变异如何影响基因表达，以及这种遗传效应如何随着免疫刺激而变化。
“长期以来，人们都知道大多数疾病都有遗传和环境风险因素。但实际上比这更复杂，因为基因和环境相互作用。正如我们的研究所证明的那样，遗传风险因素可能只在某些环境中表现出来，”Lappalainen博士解释道。“我们仍处于了解遗传和环境相互作用的早期阶段，但我们的研究结果表明，这是人类生物学和疾病的一个关键组成部分。我们在研究中采用的分子方法可以成为研究人员深入研究这个问题的一种特别强大的方法。”
本研究的分析基因表达群体规模的模式提供了高度稳健和全面的先天免疫反应数据集，并显示在多个时间点暴露于不同病原体的个体之间存在广泛差异。该研究确定了免疫反应的人群差异，并证明免疫反应可以改变与疾病的遗传关联。这项研究揭示了对环境刺激反应的基因组元素，以及免疫反应的动态和进化。
