Project

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Towards the origins of syphilis

English title Towards the origins of syphilis
Applicant Schünemann Verena
Number 188963
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Institut für Evolutionäre Medizin IEM Medizinische Fakultät Universität Zürich
Institution of higher education University of Zurich - ZH
Main discipline Archaeology
Start/End 01.11.2019 - 31.10.2022
Approved amount 319'033.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Archaeology
Genetics

Keywords (3)

ancient DNA; ancient pathogen genomics; evolution of pathogens

Lay Summary (German)

Lead
Treponema pallium-Infektionen, die unter anderem Syphilis und Frambösie verursachen, sind weltweit verbreitet und stellen ein wichtiges globales Gesundheitsproblem dar. In diesem Projekt sollen die Evolutionsgeschichte des Krankheitserregers und seine möglichen Ursprünge mittels alter DNA erforscht werden.
Lay summary

Unter den von Treponema pallidum verursachten Krankheiten ist besonders Syphilis mit über 10 Millionen Neuinfektionen pro Jahr eine grosse Bedrohung für die menschliche Gesundheit. Jedoch sind die Ursprünge und Evolutionsgeschichte des Krankheitserregers bisher kaum erforscht. Insbesondere sein plötzliches Auftreten und schnelle Verbreitung in Europa am Ende des 15. Jhd. sind Gegenstand vieler wissenschaftlicher Debatten, die sich jedoch bisher fast nur auf moderne genetische Daten und paläopathologische Untersuchungen potentieller alter Fälle stützen können. Eine einzigartige Möglichkeit zwischen den bisherigen Herangehensweisen Brücken zu schlagen ist die Alte–DNA-Forschung, für die allerdings bisher nur sehr wenig für Treponema pallidum verwendet wurde. Im letzten Jahr konnten wir bereits die ersten historischen Treponema pallidum-Genome rekonstruieren und damit Methoden entwickeln, die viel dazu beitragen können die unklaren Ursprünge des Krankheitserregers zu klären. Diese Methoden wollen wir in diesem Projekt einsetzen um die Evolutionsgeschichte des Krankheitserregers Treponema pallium nachzuvollziehen und Hypothesen zu möglichen Ursprüngen zu überprüfen. Dazu sollen alte Genome aus verschiedenen Zeitstellungen rekonstruiert werden und mit der Diversität moderner Treponema pallidum-Stämme verglichen werden um unter anderen Veränderungen des Krankheitserregers im Laufe seiner Evolution, z.B. in der Virulenz, zu rekonstruieren. Dieses Projekt will damit auch zur Klärung der fundamentalen Frage der Definition der verschiedenen von Treponema pallium verursachten Krankheiten beitragen und der Frage nachgehen, ob die bisher bestehenden taxonomischen Kategorien auch im Licht der historischen Perspektive unter Einbeziehung alter Genome bestehen bleiben.

Direct link to Lay Summary Last update: 06.10.2019

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Name Institute

Abstract

Treponema pallidum infections are present worldwide, causing syphilis and yaws, beside other diseases. With millions of new infections annually, syphilis in particular is regarded as a global threat that is re-emerging. However, the origins and evolutionary history of T. pallidum is yet to be resolved, notably the sudden appearance and rapid spread of syphilis in Europe during the late 15th century. So far, theories of its origin were constructed from contemporary genomic data and osteological analyses of assumed cases in the past, while contributions from ancient DNA were very rare. Recently, we retrieved the first historic T. pallidum genomes from archaeological remains and established new methods that could greatly assist revealing the nebulous origins of treponemal diseases. Here, we plan to use our methodology on a large set of human remains indicative of treponemal infections, spanning over various time periods. We aim to reconstruct entire ancient T. pallidum genomes from this material, while tracing back the past spread and diversity of the observed strains. We also place a continued interest in understanding the existing diversity of Treponema as a bacterial family, and the connections of the historical lineages to the modern-day strains. The ancient DNA studies can reveal specific factors that contributed to biological processes undergone by the pathogen in its previous evolutionary stages, such as virulence, responses to the selection pressure and changing of primary host species. Finally, we wish to approach the fundamental question of disease definition, i.e. whether the current taxonomical categories applied to the treponemal diseases, largely based on the expressive characteristics of the main pathogenic clades, hold true when observed in the historical perspective of the ancient genome-wide analyses.
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