Bioarcheologie a tuberkulóza v populacích minulosti – evoluce, ekologie a diagnostika mykobakteriální infekce pomocí metod molekulární biologie

• Thesis title in Czech: Bioarcheologie a tuberkulóza v populacích minulosti – evoluce, ekologie a diagnostika mykobakteriální infekce pomocí metod molekulární biologie
• Thesis title in English: Bioarchaeology and tuberculosis in past populations – evolution, ecology and diagnosis of mycobacterial infection using molecular biology methods
• Academic year of topic announcement: 2023/2024
• Thesis type: Bachelor's thesis
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Anthropology and Human Genetics (31-110)
• Supervisor: prof. RNDr. Jaroslav Brůžek, CSc., Ph.D.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 05.01.2024
• Date of assignment: 22.02.2024
• Confirmed by Study dept. on: 19.04.2024

References

Buikstra, J.E., DeWitte, S.N., Agarwal, S.C., Baker, B.J., Bartelink, E.J., Berger, E., Blevins, K.E., Bolhofner, K., Boutin, A.T., Brickley, M.B. and Buzon, M.R., 2022. Twenty‐first century bioarchaeology: Taking stock and moving forward. American Journal of Biological Anthropology, 178, pp.54-114.
Donoghue, H.D., 2016. Paleomicrobiology of human tuberculosis. Microbiology Spectrum, 4(4), pp.10-1128.
Donoghue, H.D., 2016. Paleomicrobiology of human tuberculosis. Microbiology Spectrum, 4(4), pp.10-1128.
Dutour, O., 2023. The paleopathology and paleoepidemiology of Upper paleolithic tuberculosis: Review of evidence and hypotheses. Tuberculosis, 143, p.102348.
Hendy, J., 2021. Ancient protein analysis in archaeology. Science Advances, 7(3), p.eabb9314.
Houldcroft, C.J. and Underdown, S., 2023. Infectious disease in the Pleistocene: Old friends or old foes?. American Journal of Biological Anthropology.
Kerner, G., Laval, G., Patin, E., Boisson-Dupuis, S., Abel, L., Casanova, J.L. and Quintana-Murci, L., 2021. Human ancient DNA analyses reveal the high burden of tuberculosis in Europeans over the last 2,000 years. The American Journal of Human Genetics, 108(3), pp.517-524.
Larsen, C.S., 2020. Bioarchaeology: Definition. In Encyclopedia of Global Archaeology (pp. 1438-1438). Cham: Springer International Publishing.
Lewis Jr, C.M., Akinyi, M.Y., DeWitte, S.N. and Stone, A.C., 2023. Ancient pathogens provide a window into health and well-being. Proceedings of the National Academy of Sciences, 120(4), p.e2209476119.
Nelson, E.A., Buikstra, J.E., Herbig, A., Tung, T.A. and Bos, K.I., 2020. Advances in the molecular detection of tuberculosis in pre-contact Andean South America. International Journal of Paleopathology, 29, pp.128-140.
Papa, V., Galassi, F.M., Varotto, E., Gori, A. and Vaccarezza, M., 2023. The Evolution of Diagnostic Techniques in the Paleopathology of Tuberculosis: A Scoping Review. Pathogens and Immunity, 8(1), p.93.
Pedersen, D.D., Milner, G.R., Kolmos, H.J. and Boldsen, J.L., 2019. The association between skeletal lesions and tuberculosis diagnosis using a probabilistic approach. International Journal of Paleopathology, 27, pp.88-100.
Roberts, C.A. and Buikstra, J.E., 2003. The bioarchaeology of tuberculosis: a global perspective on a re-emerging disease. University Press of Florida.
Santos, A.L., 2000. A skeletal picture of tuberculosis. Macroscopic, radiological, biomolecular, and historical evidence from the Coimbra Identified Skeletal Collection, Universidade de Coimbra, Coimbra.
Spekker, O., Hunt, D.R., Király, K., Kis, L., Madai, Á., Szalontai, C., Molnár, E. and Pálfi, G., 2023. Lumbosacral tuberculosis, a rare manifestation of Pott's disease–How identified human skeletons from the pre-antibiotic era can be used as reference cases to establish a palaeopathological diagnosis of tuberculosis. Tuberculosis, 138, p.102287.
Spyrou, M.A., Bos, K.I., Herbig, A. and Krause, J., 2019. Ancient pathogen genomics as an emerging tool for infectious disease research. Nature Reviews Genetics, 20(6), pp.323-340.
Tonar, Š., 2017.Historie tuberkulózy a její léčby. DĚJINY VĚD A TECHNIKY.
van Doren, T.P., 2023. Biocultural perspectives of infectious diseases and demographic evolution: Tuberculosis and its comorbidities through history. Evolutionary Anthropology: Issues, News, and Reviews, 32(2), pp.100-117.
Váradi, O.A., 2021. Development of lipid biomarker based diagnostic method for TB research in archaeological samples via HPLC-HRMS (Doctoral dissertation, Szegedi Tudomanyegyetem (Hungary)).
Warinner, C., Korzow Richter, K. and Collins, M.J., 2022. Paleoproteomics. Chemical Reviews, 122(16), pp.13401-13446.
Zein-Eddine, R., Hak, F., Le Meur, A., Genestet, C., Dumitrescu, O., Guyeux, C., Senelle, G., Sola, C. and Refrégier, G., 2023. The paradoxes of Mycobacterium tuberculosis molecular evolution and consequences for the inference of tuberculosis emergence date. Tuberculosis, 143, p.102378.
Rito, T., Inlamea, O., Oliveira, O., Duarte, R., Soares, P. and Correia-Neves, M., 2023. Evolution and Molecular Characteristics of Mycobacterium tuberculosis and Mycobacterium bovis. In Tuberculosis: Integrated Studies for a Complex Disease (pp. 847-865). Cham: Springer International Publishing.
Buzic, I. and Giuffra, V., 2020. The paleopathological evidence on the origins of human tuberculosis: a review. Journal of preventive medicine and hygiene, 61(1 Suppl 1), p.E3.

Preliminary scope of work

Bioarcheologie je studium organických pozůstatků z archeologického prostředí. Disciplina klade důraz na integrativní, interdisciplinární analýzu vazeb mezi biologií a kulturou v minulých populacích (Buikstra et al.2021, Larsen, 2020). Tuberkulóza představuje závažné onemocnění a její epidemiologické aspekty s demografickými důsledky řeší řada disciplin. Tuberkulózu u člověka způsobují bakterie rodu Mycobaclerium označované jako Mycobacterium tuberculosisi complex (např. Eddine et al., 2023). Tuberkulóza má hluboké kořeny v pravěku a dnes zůstává hlavním zdravotním problémem ve velké části světa současnosti (Lewis et al., 2023). Paleopatologická diagnostika tuberkulózy (TBC) se opírá o identifikaci makroskopických lézí ve skeletu, které mohou souviset s různými projevy TBC (Pederesen et al., 2019). To umožňuje identifikovat nemoc tam, kde lékařské nebo historické zdroje chybějí.
Cílem bakalářské práce je představit nové výsledky bioarcheologického výzkumu tuberkulózy a jejích počátků v lidské společnosti (např. Kerner et al., 2021, Donoghue, 2016, 2023, Dutour, 2023). Známky tuberkulózy na kostře vytvořené infekcí představují pouze malou část onemocnění mykobakteriálním komplexem bakterií. Ne všichni z těch, kteří jsou infikováni tuberkulózou, mají příznaky. Plošné použití aDNA by tak prokázalo pouze existenci nemoci, nikoli skutečnou úroveň nemocnosti v populaci. Jiným úskalím užití aDNA je riziko kontaminace půdními mikroorganizmy. Genomika starobylých patogenů poskytuje hloubkový pohled na mikrobiální evoluci a je charakteristická novými metodami sekvenace. Důraz BP by měl být na metody nově se rozvíjejících molekulárně biologických disciplin jako jsou genomika lidských genetických predispozic i patogenů (Spyrou et al., 2019, Kerner et al., 2023, Papa et al., 2023, Rito et al., 2023) Zmínit lze i paleoproteomiku (Warriner et al., 2022). Šíření této choroby v minulosti ovlivňovalo chování, demografické a epidemiologickými posuny a další komorbidity (van Doren, 2022).