PLoS ONE: Extreme Evolutionary Disparities Seen in Positive Selection across Seven Complex Diseases

Extreme Evolutionary Disparities Seen in Positive Selection across Seven Complex Diseases

References
Erik Corona1,2, Joel T. Dudley1,2, Atul J. Butte1,2*

1 Lucile Packard Children's Hospital, Stanford, California, United States of America, 2 Department of Pediatrics, Stanford University School of Medicine, Stanford, California, United States of America

Abstract
Positive selection is known to occur when the environment that an organism inhabits is suddenly altered, as is the case across recent human history. Genome-wide association studies (GWASs) have successfully illuminated disease-associated variation. However, whether human evolution is heading towards or away from disease susceptibility in general remains an open question. The genetic-basis of common complex disease may partially be caused by positive selection events, which simultaneously increased fitness and susceptibility to disease. We analyze seven diseases studied by the Wellcome Trust Case Control Consortium to compare evidence for selection at every locus associated with disease. We take a large set of the most strongly associated SNPs in each GWA study in order to capture more hidden associations at the cost of introducing false positives into our analysis. We then search for signs of positive selection in this inclusive set of SNPs. There are striking differences between the seven studied diseases. We find alleles increasing susceptibility to Type 1 Diabetes (T1D), Rheumatoid Arthritis (RA), and Crohn's Disease (CD) underwent recent positive selection. There is more selection in alleles increasing, rather than decreasing, susceptibility to T1D. In the 80 SNPs most associated with T1D (p-value <7.01×10−5) showing strong signs of positive selection, 58 alleles associated with disease susceptibility show signs of positive selection, while only 22 associated with disease protection show signs of positive selection. Alleles increasing susceptibility to RA are under selection as well. In contrast, selection in SNPs associated with CD favors protective alleles. These results inform the current understanding of disease etiology, shed light on potential benefits associated with the genetic-basis of disease, and aid in the efforts to identify causal genetic factors underlying complex disease.

Citation: Corona E, Dudley JT, Butte AJ (2010) Extreme Evolutionary Disparities Seen in Positive Selection across Seven Complex Diseases. PLoS ONE 5(8): e12236. doi:10.1371/journal.pone.0012236

Editor: John Hawks, University of Wisconsin, United States of America


Received: January 13, 2010; Accepted: July 12, 2010; Published: August 17, 2010

Copyright: © 2010 Corona et al. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited.

Funding: This work was supported by the Lucile Packard Foundation for Children's Health, the Hewlett Packard Foundation, the Armin and Linda Miller Fellowship Fund, the National Library of Medicine (T15 LM 007033), the National Institute of General Medical Sciences (R01 GM079719), a National Science Foundation Graduate Research Fellowship, and the Howard Hughes Medical Institute. These funders had no role in study design, data collection and analysis, decision to publish, or preparation of the manuscript. The commercial funder provided funds for hardware equipment and unrestricted funds for research. No commercial organization had any role in the research design, implementation, or findings.

Competing interests: No patents or products in development are pending related to this work. The stated funding from the Hewlett Packard Foundation does not alter the authors' adherence to all the PLoS ONE policies on sharing data and materials.

* E-mail: abutte@stanford.edu

full-text:
PLoS ONE: Extreme Evolutionary Disparities Seen in Positive Selection across Seven Complex Diseases



DIABETES
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Diabetes tipo 1, una consecuencia de la evolución del ser humano
JANO.es · 18 Agosto 2010 09:30

Científicos de la Universidad de Stanford publican que las variantes genéticas asociadas a un mayor riesgo de desarrollar la enfermedad podrían haber ofrecido ventajas al ser humano en etapas previas de su evolución



Un estudio realizado por la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford (Estados Unidos) ha descubierto que las variantes genéticas asociadas a un mayor riesgo de desarrollar diabetes tipo 1 y artritis reumatoide podría haber ofrecido ventajas "desconocidas" al ser humano en etapas previas de su evolución.

La investigación, publicada en la revista “PLoS ONE”, escogió siete enfermedades de conocido origen genético para comprobar su implicación concreta en el desarrollo de los trastornos: diabetes tipo 1, diabetes tipo 2, artritis reumatoide, hipertensión, enfermedad de Crohn, cardiopatía coronaria y trastorno bipolar.

En este sentido, los científicos estadounidenses identificaron que entre la mayoría de los nucleótidos polimórficos simples (SNP, por sus siglas en inglés) asociados a la diabetes tipo 1, 80 se habían asociado recientemente al incremento de la prevalencia a través de la selección positiva. De estos, 58 estaban asociados con un mayor riesgo de desarrollar la enfermedad, y 22 eran protectores frente a ella.

Del mismo modo, los SNP asociados con un mayor riesgo de artritis reumatoide también habían sido fruto de la selección positiva (más SNP que aumentan el riesgo en comparación con los protectores). Como contrapunto, los investigadores de la Universidad de Stanford detectaron que la tendencia respecto a la enfermedad de Crohn es contraria, hay más SNP protectores que precursores del trastorno.

En el resto de enfermedades, los niveles de SNP estaban equilibrados. "Ahora se están empezando a ver pequeños indicios de por qué tienen más prevalencias unas enfermedades que otras", apunta uno de los colaboradores del estudio, Atul Butte, profesor de biología oncológica pediátrica y experto en bioinformática del Lucile Packard Children's Hospital de San Francisco (Estados Unidos).

Los investigadores apuntan que las personas sanas son, presumiblemente, más propensas a reproducir y transferir los mismos genes -que elevan el riesgo o lo reducen respecto a ciertas enfermedades- a su descendencia. "Todo lo que se ha ido aprendiendo sobre la evolución indicaría que la especie humana evoluciona más allá del desarrollo de enfermedades", reflexiona Butte. "Sin embargo, parece ser que se está evolucionando hacia ello, si no es así, ¿por qué el ser humano desarrolla variantes genéticas que le predisponen a la muerte?, teniendo en cuenta que, sin insulina, un diabético tipo 1 moriría antes de llegar a la adolescencia", comenta este experto.

Como conclusión, el estudio apunta a que sólo cuando las diferencias en la dieta, exposición o localización de las poblaciones con estas variantes cambien y éstas se muevan alrededor del mundo, podrá empezarse a luchar contra los indicadores de riesgo de los SNP respecto a estas enfermedades, apuntan.



PLoS ONE 2010 10.1371/journal.pone.0012236
http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0012236

Lucile Packard Children's Hospital
http://www.lpch.org/

PLoS ONE
http://www.plosone.org/home.action

Stanford University
http://www.stanford.edu/

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