Neandertalarna levde för cirka 400 000 till 40 000 år sedan, men deras gener spelar fortfarande en roll för människans biologi. Efter att de fick barn med den moderna människan bär människor med rötter utanför Afrika i dag på cirka två procent neandertal-DNA.

Hugo Zeberg, som är läkare och forskare vid såväl Karolinska Institutet, KI, som vid Max Plank-institutet för evolutionär antropologi i tyska Leipzig, kunde under pandemin tillsammans med kollegan, forskaren och Nobelpristagaren Svante Pääbo i tidskriften Nature avslöja att ett visst neandertal-genkluster kunde medföra en upp till tre gånger så hög risk för allvarlig covid-19.

– Neandertal-varianten är den största oberoende riskfaktorn vid covid-19 och har sannolikt orsakat en miljon döda under pandemin, berättar han.

Den farliga DNA-sekvensen är vanligast i Södra Asien, där halva befolkningen bär på den – medan en av sex i Europa har den. Samtidigt som neandertalsekvensen i stort sett inte syns till i Afrika och östra Asien.

Kan minska risken för missfall

Som Wallenberg Academy Fellow arbetar nu Hugo Zeberg och hans forskargrupp i Sverige och Tyskland vidare i samma spår – de studerar mänskliga geners expansion och evolution i världen och kopplingar till hälsa och sjukdomsrisker.

Inriktningen har hittills varit en framgångssaga.

– Vi använder oss av molekylärbiologiska metoder för att identifiera vilka bitar av DNA som kommer från neandertalarna och får jättemånga träffar när vi letar efter medicinska samband. Vi har skrivit artiklar om ett antal av dem, men vi har fler i byrålådan som vi håller på att jobba med.

Gruppen har bland annat visat att neandertal-DNA kan påverka en receptor för hormonet progesteron hos kvinnor och minska risken för missfall. En annan variant har visat sig inverka på en jonkanal i våra nervceller som reglerar vår smärttröskel.

För närvarande undersöker forskarna nu en annan neandertal-variant, som de misstänker kan spela en roll i bildandet av det inre skelettet i spermiernas svansar. Svansarnas vågrörelser har stor betydelse för hur spermierna simmar och om de kan nå kvinnans äggcell. De studerar därför genmodifierade spermier från zebrafiskar i mikroskop. Om de lyckas bekräfta att neandertal-DNA kan påverka spermiers simförmåga kan det leda till nya rön kring manlig infertilitet.

Målet – finna nya behandlingar

Målet är att på sikt kunna bidra till att nya behandlingar kan tas fram.

– Inom ramen för vår forskning trillar vi in på vitt skilda medicinska områden. Det betyder att vi är väldigt öppna för samarbete med medicinska specialister, ofta i utlandet, förklarar Zeberg, som själv i tio år arbetat kliniskt som akutläkare på Karolinska Universitetssjukhuset i Huddinge.

Neandertal-varianten utgör den största oberoende riskfaktorn vid covid-19 och har sannolikt orsakat en miljon döda under pandemin.

De nutida DNA-sekvenser som används i studierna, har hittills hämtats ifrån biobanker utanför Sverige. Bland annat ifrån UK Biobank, en av världens största i sitt slag. Där förvaras inte bara DNA-koder från en halv miljon britter utan också detaljerad, personlig information om deras hälsa.

– Sverige ligger lite efter i utvecklingen av stora biobanker, vilket är lite lustigt för vi har ju de bästa medicinska registerna i världen. Det vi har nu, som kommit i gång, är Tvillingregistret, där man har läst av DNA från omkring 50 000 personer, säger han.

Samtidigt studerar gruppen också arvsmassa från Denisovamänniskan, liksom yngre mänskliga genvarianter.

– Det underlättar att inte bara kunna studera arvsmassan från en individ som levde för kanske 50 000 eller 100 000 år sedan. Vi har också tillgång till arvsmassa från jättemånga individer som levde framför allt under de sista 10 000 åren i Europa, vilket gör att vi kan följa utvecklingen av dessa varianter över tid i olika delar av världen.

Trasigt enzym stoppar kräksjuka

Bland annat har Hugo Zebergs grupp lyckats följa hur genvariant av enzymet FUT2 utvecklats under en period av 10 000 år. FUT2 klistrar sockerarter på människors tarmslemhinna. Kolhydraterna används av vissa virus, exempelvis vinterkräksjukan, för att ta sig vidare in i kroppen, där de kan orsaka sjukdom.

Samtidigt har evolutionen också inneburit att en genvariant uppstått som framkallar ett trasigt enzym, som inte bildar dessa sockerarter. De som bär på genen kan därmed inte få vinterkräksjukan, konstaterar han.

En stor utmaning i forskarnas sökande är att mängden data tenderar att bli ofantlig. Deras plan är dock att i framtiden kunna sortera i den stora massan med hjälp av artificiell intelligens, AI.

Viktigast för gruppen i framtiden är att fokusera på att utföra fler experiment och funktionella försök i syfte att avslöja varför forntida genvarianter, så som de som ärvdes från neandertalare, påverkar funktioner i människokroppen. Hur ser signalvägarna ut?

– Vi försökte förstå varför genvarianten som var så farlig under covid orsakar allvarlig sjukdom, men lyckades inte. Vi vet bara att den DNA-biten är farlig att ha. Därför vill vi nu fokusera på att jobba med det vi kallar för funktionell forskning.

Text Monica Kleja
Bild Magnus Bergström