TED日本語 - クリスティーナ・ワーリナー: 歯垢をもとに古代の病気を探る


TED Talks(英語 日本語字幕付き動画)

TED日本語 - クリスティーナ・ワーリナー: 歯垢をもとに古代の病気を探る

TED Talks

Tracking ancient diseases using ... plaque
Christina Warinner


疾患の歴史をヒト科の祖先から現代人にわたって調査することで学べることは多くあります。でもどうやって調査するのか? 古代DNAを研究するTEDフェローのクリスティーナ・ワーリナーが、化石化した歯垢中の微生物のDNAという意表をつく新しい調査対象を紹介します。


Have you ever wondered what is inside your dental plaque? Probably not, but people like me do. I'm an archeological geneticist at the Center for Evolutionary Medicine at the University of Zurich, and I study the origins and evolution of human health and disease by conducting genetic research on the skeletal and mummified remains of ancient humans. And through this work, I hope to better understand the evolutionary vulnerabilities of our bodies, so that we can improve and better manage our health in the future.

There are different ways to approach evolutionary medicine, and one way is to extract human DNA from ancient bones. And from these extracts, we can reconstruct the human genome at different points in time and look for changes that might be related to adaptations, risk factors and inherited diseases. But this is only one half of the story.

The most important health challenges today are not caused by simple mutations in our genome, but rather result from a complex and dynamic interplay between genetic variation, diet, microbes and parasites and our immune response. All of these diseases have a strong evolutionary component that directly relates to the fact that we live today in a very different environment than the ones in which our bodies evolved. And in order to understand these diseases, we need to move past studies of the human genome alone and towards a more holistic approach to human health in the past.

But there are a lot of challenges for this. And first of all, what do we even study? Skeletons are ubiquitous; they're found all over the place. But of course, all of the soft tissue has decomposed, and the skeleton itself has limited health information. Mummies are a great source of information, except that they're really geographically limited and limited in time as well. Coprolites are fossilized human feces, and they're actually extremely interesting. You can learn a lot about ancient diet and intestinal disease, but they are very rare.


So to address this problem, I put together a team of international researchers in Switzerland, Denmark and the U.K. to study a very poorly studied, little known material that's found on people everywhere. It's a type of fossilized dental plaque that is called officially dental calculus. Many of you may know it by the term tartar. It's what the dentist cleans off your teeth every time that you go in for a visit. And in a typical dentistry visit, you may have about 15 to 30 milligrams removed. But in ancient times before tooth brushing, up to 600 milligrams might have built up on the teeth over a lifetime.

And what's really important about dental calculus is that it fossilizes just like the rest of the skeleton, it's abundant in quantity before the present day and it's ubiquitous worldwide. We find it in every population around the world at all time periods going back tens of thousands of years. And we even find it in neanderthals and animals.

And so previous studies had only focused on microscopy. They'd looked at dental calculus under a microscope, and what they had found was things like pollen and plant starches, and they'd found muscle cells from animal meats and bacteria. And so what my team of researchers, what we wanted to do, is say, can we apply genetic and proteomic technology to go after DNA and proteins, and from this can we get better taxonomic resolution to really understand what's going on?

And what we found is that we can find many commensal and pathogenic bacteria that inhabited the nasal passages and mouth. We also have found immune proteins related to infection and inflammation and proteins and DNA related to diet. But what was surprising to us, and also quite exciting, is we also found bacteria that normally inhabit upper respiratory systems. So it gives us virtual access to the lungs, which is where many important diseases reside.

And we also found bacteria that normally inhabit the gut. And so we can also now virtually gain access to this even more distant organ system that, from the skeleton alone, has long decomposed. And so by applying ancient DNA sequencing and protein mass spectrometry technologies to ancient dental calculus, we can generate immense quantities of data that then we can use to begin to reconstruct a detailed picture of the dynamic interplay between diet, infection and immunity thousands of years ago.

So what started out as an idea, is now being implemented to churn out millions of sequences that we can use to investigate the long-term evolutionary history of human health and disease, right down to the genetic code of individual pathogens. And from this information we can learn about how pathogens evolve and also why they continue to make us sick. And I hope I have convinced you of the value of dental calculus.

And as a final parting thought, on behalf of future archeologists, I would like to ask you to please think twice before you go home and brush your teeth.


Thank you.


歯垢に何が含まれているか 考えたことがありますか? ないでしょう? でも古代DNAを研究する私は そういうことを考えます 私はチューリッヒ大学の 進化医学センターで ヒトの「健康と病気」の「起源と進化」を 古代のヒトの骨とミイラの 遺伝子をもとに研究しています これにより 人体の進化における 脆弱性の理解を深め 私たちの健康とその管理を 向上できたらと思っています

進化医学のアプローチには様々な方法があります その1つは古代の骨から ヒトのDNAを抽出することです そしてこの抽出物から 異なる時代の人間のゲノムを再現し 適応・リスク要因・遺伝性疾患などに 関連し得る変化を探すことができます でもこれらが全てではありません

現代の最も深刻な健康問題は ゲノムの単純な突然変異によるものではなく むしろ遺伝的差異・食生活・微生物および寄生虫 そして免疫反応などの 複雑で変動する 相互作用から生じています これらの疾患に必ず見られる 大きな進化的要素に 直接関係するのは 現代人が暮らしている環境は ヒトの体が進化した環境とは全く違うことです これらの疾患を理解するためには 古代のヒトゲノムの研究だけでなく 古代人類の健康に対する より包括的なアプローチが必要です

でもこれには多くの問題があります まず 一体何を研究するのか? 骨はあちこちで発掘され どこにでもあります でも当然 軟組織は全てなくなっていて 骨格自体から得られる 健康の情報は限られています ミイラは素晴らしい情報源ですが 地理的に非常に限定されていて 時代的にも限られてきます 人間の排泄物の化石である糞石は 実は非常に興味深く 古代の食生活と腸の病気について多くを学べます でもめったに発掘されません


そこで この問題に取り組むため 国際的な研究者のチームを スイス・デンマーク・英国で組み ほとんど研究されず知られていない でも世界中の人々から採集できる物質を 研究することにしました 石灰化した歯垢で 正式には歯石と呼ばれます 「タータ」とも呼ばれます 歯医者に行くと 歯から削り取ってくれるものです 通常1回の歯石取りで 約15~30ミリグラムが除去されます でも歯磨きがされていなかった古代では 生涯で最大600ミリグラムもの歯石が 蓄積することがありました

ここで非常に重要なのは 歯石は他の骨格と同様に化石化するので 古代の歯石も豊富にあり 世界中で見られるということです 数万年遡ったどの時代の世界中のあらゆる人種から 歯石を見つけることができます ネアンデルタール人や動物からも見つかります

これまでの研究では 顕微鏡観察のみが行われていました 顕微鏡下で歯石を調べた結果 確認されているのは花粉や 植物性デンプン 動物の肉にある筋細胞や 細菌です ですから私の研究者チームが目指したのは 遺伝子工学および プロテオミクス技術を応用して DNAやタンパク質を調べ これをもとに分類状況を改善し実態の理解を 深められるか試すことでした

そして分かったのは 鼻腔や口に生息する多くの 片利共生的な病原菌が見られるということでした 感染症や炎症に関連する免疫タンパク質や 食生活に関連する タンパク質やDNAも見つかりました でも私たちが驚き 非常に沸き立ったのは 通常 上部呼吸器系に生息する 細菌も見つけたことでした つまり 多くの深刻な疾患が発症する肺へ 事実上アクセスできるということです

また 通常腸内に生息する 細菌も見つかり さらに離れた臓器系でさえ実質的に アクセスできるようになりました とうの昔に分解され 骨格のみでは 分からない臓器系です 古代の歯石に古代のDNA配列と タンパク質の質量分析技術を 適用することにより 莫大な量のデータが生成でき 何千年も前の食生活と 感染症や免疫の間にあった 変動的な相互作用の詳細な状況を 再現し始めることができるのです

1つのアイデアだったのが 今では膨大な配列データ生成のため 実施されているところです このデータをもとに ヒトの健??康と病気の長期的進化の歴史を 個々の病原体の遺伝子コードのレベルで調査し この情報から 病原体がどのように進化するか 人はなぜ病気になり続けるのか学ぶことができます 皆さん歯石の価値について 分かっていただけたでしょうか

締めくくりとして 将来の考古学者に代わってお願いします 家に帰って歯を磨くとき もう一度考え直してください




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