Badanie opisuje nowatorską, nieniszczącą metodę ekstrakcji DNA ze starożytnych artefaktów kości i zębów

W najnowszym badaniu opublikowanym w Nature Journal naukowcy opisali nową metodę bezpiecznego uwalniania kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA) uwięzionego wewnątrz starożytnych artefaktów zębowych i kostnych, która została wykorzystana do analizy i identyfikacji osoby noszącej lub wykonującej wisiorek z zębem jelenia z okresu górnego paleolitu, znaleziony w Denisova Cave w Rosji. Zrozumienie kultury, strategii utrzymania i zachowań starożytnych ludzi z plejstocenu zależy w dużej mierze od informacji uzyskanych z artefaktów kostnych, zębowych i kamiennych z tej epoki. Chociaż takie artefakty są obfite, o ile nie zostały znalezione w rzadkich układach grobowych, nie jest łatwo powiązać je z konkretnymi osobnikami, co ogranicza nasze zrozumienie genetycznego rodowodu lub ról związanych z płcią w społeczeństwie ludzkim plejstocenu. Ponadto, nawet jeśli różne artefakty są znajdowane blisko siebie, mogą różnić się wiekiem o setki lub tysiące lat. Analiza artefaktów wykonanych z zębów lub kości jest obiecująca, ponieważ ich porowatość pozwala na przenikanie płynów ustrojowych, takich jak ślina, pot czy krew, a hydroksyapatyt w zębach i kościach absorbuje DNA i w pewnym stopniu chroni je przed aktywnością nukleaz i hydrolizą. Dotychczas jednak proces ekstrakcji DNA wiązał się z niszczącym pobieraniem próbek i ryzykiem zmiany okazów. W niniejszej pracy przetestowano cztery odczynniki jako potencjalne rozwiązania do nieniszczącej ekstrakcji DNA z wykorzystaniem paleolitycznych szczątków faunistycznych o podobnym kształcie i wielkości. Testowane odczynniki obejmowały tiocyjanian guanidyny, roztwór etylenodiaminotetraoctanu (EDTA), roztwór podchlorynu sodu oraz bufor fosforanu sodu z detergentem. Podczas gdy zabiegi z użyciem roztworu tiocyjanianu guanidyny i roztworu EDTA powodowały znaczne zmiany na powierzchni artefaktów, bufor fosforanu sodu i roztwór detergentu powodowały jedynie minimalne zmiany. Dlatego nieniszcząca metoda ekstrakcji DNA obejmowała seryjne inkubacje artefaktu w czterech różnych temperaturach w buforze fosforanu sodu. Protokół ten zastosowano do 15 okazów kostnych z jaskini Quinçay, uważanych za pochodzące z warstw technokompleksu châtelperroniańskiego i mające od 45 do 35 tysięcy lat, trzech zawieszek zębowych z początkowych warstw górnego paleolitu (45 do 43 tysięcy lat temu (ka)) oraz jednej zawieszki zębowej z jaskini Denisova, mającej od 39 do 34 ka. Stopniowa, kontrolowana temperaturą ekstrakcja DNA pozwoliła badaczom na monitorowanie różnych składników DNA uwolnionych podczas ekstrakcji, takich jak endogenne DNA, starożytne ludzkie DNA, środowiskowe DNA z osadów na artefaktach i zanieczyszczone DNA z obecnych materiałów. Frakcje DNA w buforze fosforanowym były następnie koncentrowane, izolowane i oczyszczane. Z wyekstrahowanych próbek przygotowano biblioteki jednoniciowego DNA, wzbogacone przy użyciu hybrydyzacji dla jądrowego i mitochondrialnego DNA i sekwencjonowane przy użyciu metod sekwencjonowania następnej generacji i sekwencjonowania typu shotgun. Wcześniej opublikowane procedury Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) i MEtaGenome ANalyzer (MEGAN) zostały wykorzystane do przypisania jądrowego i mitochondrialnego DNA do klasyfikacji taksonów ssaków na poziomie rodziny. Dodatkowo, porównano pokrycie autosomów i chromosomów X przy użyciu danych z sekwencjonowania shotgun w celu określenia płci próbek ludzkiego DNA. Wyniki doniosły o odzyskaniu mitochondrialnego DNA jelenia i starożytnego człowieka z wisiorka zębowego z Jaskini Denisowej, za pomocą którego oszacowano wiek wisiorka na 19 000-25 000 lat. Dodatkowo, określenie płci przy użyciu sekwencji shotgun zidentyfikowało noszącą lub wykonującą wisiorek kobietę, która była genetycznie powiązana z osobnikami ze starożytnej grupy północnoeuroazjatyckiej, o których wiadomo, że istniały mniej więcej w tym samym czasie, ale wcześniej znajdowano je dalej na wschód w rejonie Syberii. Analiza genomu mitochondrialnego jelenia z powodzeniem zidentyfikowała gatunek jako Cervus canadensis, powszechnie znany jako łoś lub wapiti. Ta nieniszcząca metoda ekstrakcji DNA umożliwia wykorzystanie zębów lub artefaktów kostnych jako niewykorzystanego źródła DNA od starożytnych ludzi, którzy mogli wykonywać, obsługiwać lub nosić te artefakty. Metoda ta pozwala również na wnioskowanie o płci biologicznej i pochodzeniu ludzi, którzy posługiwali się tymi artefaktami, zapewniając lepszy wgląd w zachowania i kultury starożytnych ludzi. Stopniowe uwalnianie DNA w tej metodzie pozwala również na odróżnienie starożytnego DNA znalezionego głęboko w artefakcie od obecnego DNA, które mogło zanieczyścić artefakt lub DNA znalezionego w otaczających osadach. Dodatkowo, odzyskanie fauny z kości oraz ludzkiego DNA pozwoliło na niezależne oszacowanie wieku artefaktu.

Słaba pamięć werbalna zwiększa ryzyko hospitalizacji pacjentów psychiatrycznych

Pamięć odgrywa kluczową rolę w życiu społecznym i zawodowym ludzi. Teraz nowe badania pokazują, że pamięć werbalna (czyli językowa) decyduje również o tym, czy pacjenci psychiatryczni, u których zdiagnozowano zaburzenie dwubiegunowe lub depresję, są zagrożeni hospitalizacją lub ponownym przyjęciem na oddział psychiatryczny. Od dawna wiadomo, że pacjenci, którzy wcześniej byli hospitalizowani z dużą depresją lub zaburzeniem dwubiegunowym, często mają upośledzoną pamięć. Uważano jednak, że to ciężkość samej choroby odgrywa rolę w słabej pamięci. Teraz widzimy, że strzałka wskazuje również w drugą stronę". Kamilla Miskowiak, profesor, Wydział Psychologii, Uniwersytet w Kopenhadze W nowym badaniu Kamilla Miskowiak, w ścisłej współpracy ze starszym badaczem Anjali Sankar i kilkoma innymi naukowcami z Neurobiological Research Unit w Rigshospitalet i UCPH, śledziła 518 pacjentów przez kilka lat, z których wszyscy wcześniej przeszli te same testy poznawcze w innych badaniach. W połączeniu z danymi z Statistics Denmark, naukowcy wykorzystali poprzednie badania, aby sprawdzić, w jakim stopniu pamięć werbalna pacjentów i tzw. funkcje wykonawcze, takie jak zdolność do planowania i rozwiązywania problemów, wpływają na ryzyko hospitalizacji na oddziale psychiatrycznym. Wniosek jest jednoznaczny: "Słaba pamięć werbalna sama w sobie zwiększa ryzyko hospitalizacji psychiatrycznej. Jest to widoczne, gdy skorygujemy o wcześniejsze hospitalizacje, ciężkość choroby, objawy depresji i inne czynniki, o których wiemy, że są ważne" - wyjaśnia Kamilla Miskowiak. W badaniu stwierdzono, że istnieje około 84 procent zwiększonego ryzyka przyjęcia na oddział psychiatryczny, jeśli wcześniej wystąpiło klinicznie istotne upośledzenie zdolności uczenia się i zapamiętywania informacji słownych. W badaniu nie można powiedzieć na pewno, dlaczego to upośledzenie pamięci werbalnej zwiększa ryzyko. Ale według Kamilli Miśkowiak może to być związane z tym, że pacjentom często trudniej jest pamiętać o lekach i nadążać za wymaganiami życia codziennego, co z kolei może prowadzić do stresu. "Wiemy, że stres jest głównym czynnikiem ryzyka nawrotu choroby. A wiele osób z problemami zdrowia psychicznego już walczy o utrzymanie się na powierzchni. Więc bycie narażonym na dodatkowy stres związany z upośledzeniem pamięci werbalnej może zwiększyć ryzyko nowych ciężkich depresji lub manii, które wymagają hospitalizacji." I odwrotnie, badanie nie znajduje żadnego istotnego związku pomiędzy upośledzoną funkcją wykonawczą a zwiększonym ryzykiem hospitalizacji. A pacjenci z upośledzonymi funkcjami poznawczymi nie wydają się radzić sobie znacząco gorzej w zakresie parametrów społecznych, takich jak zatrudnienie, kohabitacja i stan cywilny. Badacze odkryli jednak, że słabe funkcje wykonawcze były związane z 51-procentowym zmniejszeniem prawdopodobieństwa osiągnięcia najwyższego poziomu wykształcenia (politechnika i uniwersytet). Obniżona zdolność do planowania i wdrażania strategii rozwiązywania problemów podczas studiów może utrudniać osiągnięcia edukacyjne i odwrotnie - mówi Kamilla Miskowiak. Przede wszystkim jednak kluczową wiedzą jest to, że sama słaba pamięć werbalna zwiększa ryzyko hospitalizacji psychiatrycznej wśród osób z zaburzeniami psychicznymi. Zdaniem Kamilli Miskowiak oznacza to, że należy zwrócić większą uwagę na zaburzoną pamięć w leczeniu psychiatrycznym, które obecnie w ograniczonym stopniu skupia się na umiejętnościach poznawczych. "Nie wystarczy tylko leczyć u pacjentów np. objawy depresji czy manii. Musimy również pracować nad wzmocnieniem ich pamięci i innych funkcji poznawczych, gdy tylko są stabilne objawowo" - mówi. "Około połowa pacjentów z nawracającą depresją lub zaburzeniem dwubiegunowym ma trwałe problemy z pamięcią i innymi funkcjami poznawczymi. Wymaga to zarówno bardziej systematycznego przesiewu poznawczego, jak i nowych podejść do leczenia."