Analýzy aDNA patogenů •Patogen -Vir -Bakterie •Parazit Výsledek obrázku pro black death http://www.ancient-origins.net/sites/default/files/styles/large/public/field/image/justinian-plague -bacteria.JPG?itok=qN_d2G7m Cíle studia aDNA patogenů: •Vztah patogen – hostitel, evoluce, koevoluce adaptace, změna virulence •Paleoepidemiologie •Geografická lokace - objevitelské cesty, kolonizace •Historický kontext – války, záhadná úmrtí… •PŘESAH I DO SOUČASNOSTI A BUDOUCNOSTI Zdroje aDNA patogenů •Kostní tkáň – ložiska nemoci, kosterní materiál bez příznaků •Měkké mumifikované tkáně •Koprolity •Muzejní exponáty •Fixované histologické vzorky •Vzorky půdy z okolí nálezu •!Zubní kámen! • https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c9/Ramses_V_mummy_head.png/200px-Ramses_V_mu mmy_head.png aDNA patogenů – cílové sekvence •Metagenomika • •Celogenomové sekvenování Specifické geny Geny spojené s virulencí http://www.nature.com/ng/journal/v45/n10/images_article/ng.2735-F2.jpg !Protikontaminační podmínky! Bezpečnost? Mycobacterium tuberculosis • •Pomalu se dělící, grampozitivní bakterie závislá na kyslíku •Přenos kapénkovou infekcí • Tuberkulóza •TBC, souchotiny ,úbytě, ftíza •krtice – lymf. systém, lupus vulgaris –kůže •Pottova nemoc – páteř a obratle • https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4b/Tuberculosis_symptoms_cs.svg/1024px-Tuber culosis_symptoms_cs.svg.png Pottova nemoc https://encrypted-tbn2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQt5_by4ifSJr1WbuExbU4uRFvGTlI_4kVSWeiWd6WuKoV SklUz Mycobacterium tuberculosis •Nejasný vývoj – výzkum repetitivních sekvencí •Rod Mycobacterium je spojen již s paleolitickým šířením Homo sapiens sapiens z Afriky •Od neolitu se začalo vyskytovat i M. bovis - přirozený rezervoár ve zvířatech •Geneticky neuniformí, virulentnější poddruhy, rezistentní kmeny •Zmínky o tuberkulóze: v Eberský papyrus (1550 př. n. l.), Starý zákon, Védy (1500 př. n. l.), Hippokrates (460 př. n. l.) • Výskyt i v Jižní Americe ještě před zámořskými objevy •Vrchol epidemie na přelomu 18. a 19. století • • • aDNA Mycobacterium tuberculosis •První analýzy již v roce 1994 (Salo et al.) •DNA se dobře zachovává – hydrofobní lipidová buněčná stěna •1000 let stará americká mumie •Analýza repetitivní inzerční sekvence IS6110 (123 pb) •Tento lokus se používá dodnes (Donoghue et al., 2004, Stone et al., 2009) •Doplněno mikrobiologickými analýzami (Hershkovitz et al., 2008) • Mycobacterium tuberculosis Populační studie na aDNA •Zink et al., 2001 – 37 egyptských mumií (3000 – 500 B. C.) •Zink et al., 2003 – 87 egyptských mumií (2050 – 500 B. C.) •- Původně nakaženy M. africans, po roku 1050 B. C. pouze M. tuberculosis •Bowman et Brown (2005) – 168 koster z Maďarska ( 18. – 19. století) – 50% populace •Donoghue et al. (2011) – 93 mumií z Maďarska (18. stol.) •- 78%!! populace • Mycobacterium leprae •lepra, malomocenství" •Způsobena Mycobacterium leprae •Není tak infekční jak M. tuberculosis •Nejstarší zmínka cca 1500 př. n. l., nejstarší tělesné pozůstatky vykazující jasné známky tohoto onemocnění sahají až do 4. tisíciletí př. n. l. •Za křižáckých válek zavlečena do Evropy •Leprosária •Mycobacterium leprae také označován po svém objeviteli jako Hansenův bacil. Ten se geneticky od středověku nezměnil, ale omezila se příčina šíření •M. leprae v akutní formě napadá Schwannovy buňky, makrofágy v periferní nervové soustavě a způsobuje znetvořeniny na končetinách a na obličej ANd9GcRjRb3xc3uJR4FXpXLMY9Wkp7F4m-wdIQPeTz2AT1hMhId96_JX Leprózní kosti • hommedia screen-shot-2013-01-17-at-11-22-54-am aDNA Mycobacterium leprae •Porovnáním DNA M. leprae z Brazilie, Indie, Thajska aDNA byla zjištěna malá genetická diverzita •Analýza SNP a RLEP – repetitivní elementy (velký genom s řadou pseudogenů) •Původ v západní Africe, šířila se do Asie, a V. Afriky •První analýza 1994, 1400 let staré kostry (Rafi et al.1994) •Nákaza často spojena s tuberkulózou (Donoghue et al., 2005) • Yersinia pestis •Gramnegativní tyčinkovitá bakterie •Tři formy projevu: •dýmějový mor (bubonická forma) •septický mor •plicní mor (pneumonická forma) •Přenos blechami z hlodavců •Několik vln epidemií: Justiniánský mor, Černá smrt, Velký londýnský mor •Černá smrt ve 14. století vyhubila 1/3 – ½ obyvatel Evropy • ANd9GcRdSNiwRBodNCAgy8dPc4c_2buB8maClizSpeLyhXzFHm8NQ6dx aDNA Yersinia pestis •Dancourt a kol. v roce 1998 poprvé vyizoloval DNA Yersinie pestis ze zubů •Analýza sekvencí genu Rpob – RNA polymerase b-subunit encoding gene a pla – virulence – associated plasminogen activato encodidng gene •Dvě teorie původu – orientální a středomořská •Analýza aDNA 76 jedinců z masového hrobu z 14. století – dvě cesty původu moru (Haensch et al. 2010) •2011, Bos a kol. analyzoval Y.pestis ze 14. stol. z Londýna – mutace způsobili vyšší virulenci nemoci • Treponema pallidum •Syfilis, příjice, lues, francouzská nemoc, Venušin mor •4 stádia – primární a latentní špatně rozpoznatelné, kongenitální forma •Přenos tělními tekutinami •Dvě teorie původu: Předkolumbovská – nepotvrzeno Kolumbovská •První epidemie již v letech 1494/1495 •Celá řada významných obětí, ale často jen spekulace! • Výsledek obrázku pro syphilis history maps Treponema pallidum v kostech •Tvorba gummat https://encrypted-tbn2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQ2pdfWUwlZWp75xepugI57a_U_UWF2LqRSrkDRrLC_rDT Vx54B http://www.the-scientist.com/Feb2014/SyphilisTimeline_640px.jpg aDNA Treponema pallidum •Zoechling a kol., 1999 – izolace treponemy z histologických řezů •Kolman et al., 1998 - izolace treponemy z 200 let strarých kostí •Velmi problematické získat aDNA trepomemy •Bakterie je v kostech pouze v terminálním stádiu a pouze v místě léze (Bouwman et Brown, 2005) •Bakterie je velmi křehká a velmi snadno podléhá degradaci (von Hunnius et al., 2007) •U novorozenců (kongenitální forma) je přítomna v kostech všude a ve vysokém množství (Montiel et al., 2012) Další bakteriální nákazy •Salmonella enetrica serovar typhi – břišní tyfus •Rickettsia prowazekii – skvrnitý tyfus •Bartonella henselae •Bacillus anthracis – antrax, sněť slezinná •(Paragrikorakis et al., 2006) • http://www.historiarevue.sk/hr04-02/nato/antika3.jpg http://www.gamepark.cz/pictures/00/12/86/128654.jpg Virová onemocnění •Španělská chřipka (Orthomyxoviridae) •Kompletní sekvence DNA, geneticky podobná ptačí chřipce, na člověka přenesena z neznámého zdroje (Taubenberg et al., 2005, 2007) •Hepatitida B (Hepandaviridae) •mumifikovaných jater, endemická korejská forma (Bar – Gel et al., 2012) •Neštovice (Poxviridae, variola) • • Pravé neštovice •Prokázány už v mumiích – Ramesse II (1147 B. C) •Některé kmeny až 100% úmrtnost nakažených •1980 vyhubeny, pouze 2 referenční laboratoře: •the Centers for Disease Control and Prevention (CDC) (Atlanta, GA, USA) and the State Research Center of Virology and Biotechnology (VECTOR) (Koltsovo, Russia) •Osteomyelitis variolosa •Sibiřská mumie – virus podobný variole •(Biagini et al., 2012)! • • • http://www.perceptions.couk.com/imgs/Mummy_of_Ramesses_II_-_02.jpg aDNA humánních parazitů •Plasmodium spp. (Zink et al., 2006) - malárie •Trypanosoma cruzi (Maden et al., 2006) – spavá nemoc •Escherichia coli (Fricker et al., 1997) – entrobakterie •Heliobacter pylori (Swanston et al., 2011) – žaduleční vředy •Ascaris lumbricoines (Loreille et al., 2001) – škrkavka • Enterobius vermicularis (Iniguez et al., 2006) – roup dětský •Clonorchis sinensis (Liu et al., 2007) - motolice žlučová •Trichuris trichuria (Oh et al., 2010b) - tenkohlavec hlístí •Pediculus humanis capitis (Raoult et al., 2006, 2008) - veš dětská • • •