DNA uit 34 duizend jaar oude schedel helpt onderzoek immuunsysteem

Wetenschappers van het Radboudumc hebben dankzij DNA-onderzoek van een 34 duizend jaar oude schedel, gevonden in een Roemeense grot, kennis opgedaan over genetische variatie in het DNA van de toenmalige mens. Daarmee kunnen ze conclusies trekken over ons immuunsysteem, en hoe vatbaar we zijn voor infecties en erfelijke ziekten.

De wetenschappers hebben het complete genoom gedecodeerd uit een schedel, afkomstig van een vrouw die 34 duizend jaar geleden leefde. De schedel werd gevonden in een grot in het huidige Roemenië, die langs één van de belangrijkste migratieroutes richting Europa ligt, en waarlangs meer overblijfselen van de vroegste immigranten zijn gevonden. Het genetische materiaal van de vrouw heeft raakvlakken met dat van tegenwoordige Europeanen. De resultaten van het onderzoek werden onlangs gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Current Biology.

Natuurlijke koelkast

De onderzoekers ontrafelden het duizenden eeuwenoude DNA, het moleculaire kookboek van het lichaam, door het chemisch in stukjes te knippen. Daarmee werd de volgorde van het DNA, en dus de inhoud van het boek, geleidelijk zichtbaar. Maar om de recepten te lezen die verscholen lagen in het DNA, moesten ze het eerst grondig afstoffen. Dat deden ze met nieuwe, efficiëntere technieken, waardoor ze meer genetisch materiaal uit de stokoude botten konden halen dan eerder mogelijk was.

Maar werken met zulk oud DNA is geen sinecure. "Je moet veel geluk hebben en botten vinden die al die tijd beschermd zijn gebleven", zegt Mihai Netea, hoogleraar Experimentele Geneeskunde aan het Radboudumc. "In Afrika, het continent waar de mensheid is ontstaan, vinden we ook wel botten, maar daar heeft de hoge temperatuur al het DNA erin afgebroken. In een grot heerst een lage en een constante temperatuur van zo’n 10 graden. Een soort natuurlijke koelkast."

Migratie en infecties

Toen vijf jaar geleden deze en andere schedels werden gevonden in een Roemeense grot, zette Netea samen met collega’s een samenwerking op tussen lokale historici en biologen met genetici uit Nederland, Zweden en Spanje. "De Donau is van oudsher een belangrijke route op de weg vanuit Afrika, via het Midden-Oosten, naar Europa", zegt Netea. "Zelfs nu zien we dat de meest recente migrantenstroom uit Syrië grofweg dezelfde twee routes neemt: langs de Middellandse Zeekust, en door het stroomgebied van de Donau. Dankzij die oude grotbewoners kunnen we veel leren van onze geschiedenis."

Analyse van die oude botten kan met name inzicht geven in de manier waarop het menselijk lichaam de afgelopen 50 duizend jaar is geëvolueerd, en welke kenmerken ze meenamen uit hun oude leefomgeving, zoals weerbaarheid tegen infecties. "Je moet je voorstellen dat deze migranten van toen uit Afrika uit een totaal ander klimaat kwamen", zegt Netea. "Ze waren niet aangepast aan de lokale infectiedruk in Europa."

Eén van de conclusies die daaruit volgt is dat de respons tegen bacterie-infecties 34 duizend jaar geleden sterker was dan nu. "We zien dat de immuunrespons is veranderd", zegt Netea. "Vroeger gingen de meeste mensen dood aan simpele bacterie-infecties zoals een longontsteking, terwijl in deze tijd iemand met een zwakker immuunsysteem prima kan overleven met een antibioticakuur." Met die kennis kunnen onderzoekers bepalen wat het immuunsysteem van deze tijd nodig heeft om infecties tegen te gaan. "De toenmalige hoge sterfte door infecties leidde tot een veel sterkere selectie voor een sterke immuunrespons, en dat zien we terug in het oude DNA."

Minder nageslacht onder bloedverwanten, dus minder ziektes

Eén van de andere conclusies die het onderzoek van Netea en zijn collega’s opleverde, is de rol van nakomelingen van bloedverwanten in de evolutie. Die rol blijkt anders te zijn dan gedacht. "Onze aanname was altijd dat de mens 50 tot 30 duizend jaar geleden leefde in kleine, afgezonderde groepen", zegt Netea. "Met als gevolg dat veel mensen die al aan elkaar verwant waren samen kinderen kregen. Dat zou leiden tot een slechtere bescherming tegen ziektes." Maar uit de analyse van de oude Roemeense schedel bleek de genetische diversiteit in het DNA net zo groot te zijn als die in de huidige populatie. "Het DNA zag er heel gezond uit."

"Daaruit kunnen we concluderen dat verschillende populaties contact hadden met elkaar", zegt Netea. ‘Inteelt komt pas voor vanaf de laatste ijstijd, waarin populaties geïsoleerd van elkaar raakten’ toevoegt Alexander Hoischen van afdeling genetica, die was ook betrokken in dit onderzoek. Door op deze manier de genetische opbouw van oude botten te analyseren, kunnen onderzoekers zelfs tot in de huidige tijd de ontwikkeling bepalen van sommige erfelijke aandoeningen. Denk bijvoorbeeld aan retinitis pigmentosa, een ziekte aan het netvlies die door een genetische mutatie kan leiden tot blindheid op jonge leeftijd. "Dankzij dit oude DNA kunnen we hier nieuwe uitspraken over doen", zegt Hoischen. "We dachten dat een bepaalde mutatie van het ziektegen altijd tot de ziekte zou leiden. Maar dankzij dit onderzoek weten we nu dat dat waarschijnlijk niet het geval is."

Over de publicatie in Current Biology

Genome of Peştera Muierii skull shows high diversity and low mutational load in pre-glacial Europe - Emma Svensson, Torsten Günther, Alexander Hoischen, Montserrat Hervella, Arielle R Munter, Mihai Ioana, Florin Ridiche, Hanna Edlund, Rosanne C van Deuren, Andrei Soficaru, Concepción de-la-Rua, Mihai G Netea, Mattias Jakobsson. DOI: 10.1016/j.cub.2021.04.045.

• Meer weten over deze onderwerpen? Klik dan via onderstaande buttons door naar meer nieuws.

  Nieuws homepage Patientenzorg en Nieuws en verhalen