Ο ΣτάνλεΪ Προύσνερ (Stanley Prusiner) είναι ένας από τους γνωστότερους νομπελίστες φυσιολογίας ή ιατρικής για το βραβείο που πήρε το 1997 για την ανακάλυψη των πριόν, των παραγόντων που προκαλούν κάποιες θανατηφόρες ασθένειες όπως η νόσος των τρελών αγελάδων και η νόσος Κρόιτσφελντ-Γιάκομπ. Είναι καθηγητής στο πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο ΜπέρκλεΪ και στο Πανεπιστημιο της Καλιφόρνιας στο Σαν Φρανσίσκο. Επίσης συμμετέχει και σε πολλές άλλες οργανώσεις, κι έχει βραβευθεί με πολλά βραβεία πριν την τίμησή του με το κορυφαίο Νόμπελ. Πέρα από Αμερικανικές οργανώσεις όπως η Εθνική Ακαδημία Επιστημών, στην οποία είναι και ηγετικό μέλος, έχει γίνει επίτιμος και ομάδων του εξωτερικού, όπως στη Βασιλική Εταιρεία της Αγγλίας και στη Σερβική Ακαδημία Επιστημών. Ο Προύσνερ δεν είναι ο μόνος που πήρε Νόμπελ γι’αυτές τις ασθένειες. Ένας παλαιότερός του, ο Ουγγροαμερικανός Ντάνιελ Κάρλτον Γκάιντουσεκ, έλαβε το Νόμπελ το 1974 από τις έρευνές του στη Νέα Γουινέα για μια παρόμοια ασθένεια, τη νόσο κούρου, η οποία μεταδιδόταν κυρίως με τον κανιβαλισμό των νεκρών, και για την απόδειξη της μεταδοσιμότητας αυτών των παθήσεων. Ο Γκάιντουσεκ πρόλαβε τη δουλειά του Προύσνερ καθώς κι άλλες εξελίξεις, πέθανε όμως σε ηλικία 85 ετών το 2008.

Ο εν λόγω σπουδαιότατος επιστήμων λοιπόν έγραψε ένα ωραίο εμπεριστατωμένο άρθρο αναφερόμενος στην ιστορία της δουλειάς του και σ’αυτές τις ασθένειες, το οποίο βρίσκεται στο Διαδίκτυο, το 1995, δύο χρόνια πριν πάρει το Νόμπελ. Επομένως δεν έχει καμία ναφορά στη μεγάλη αυτήν βράβευσή του, ούτε όμως και στις νέες σχετικές επιστημονικές ανακαλύψεις που ακολούθησαν. Ωστόσο όσες έγιναν ήταν απλά μικρά συμπληρώματα και διορθώσεις ή περιγραφή νέων παραλλαγών των ασθενειών, παρά κάτι ανατρεπτικό. Εκτός από ένα πράγμα – το πέρασμα της νόσου των τρελών αγελάδων στον άνθρωπο με τη μορφή της νέας παραλλαγής της νόσου Κρόιτσφελντ-Γιάκομπ.

Ο Προύσνερ δε σταμάτησε ούτε λίγο να δουλεύει μετά το Νόμπελ. Συνέχισε την έρευνά του πάνω στις ενδιαφέρουσες αλλά και συνάμα τρομακτικές αυτές ασθένειες, ψάχνοντας… Σήμερα είναι επικεφαλής του
Ινστιτούτο Νευροεκφυλιστικών Παθήσεων,
που άνοιξε στο Πανεπιστήμιο του Σαν Φρανσίσκο και το οποίο μελετά ακριβώς αυτές και παρόμοιες τις παθήσεις, και ψάχνει πιθανές θεραπείες γι’αυτές.
Η πηγή του άρθρου είναι
εδώ.

Μετάφραση: Bolko

Οι πριονικές παθήσεις

Τα πριόν, που κάποτε απορρίπτονταν ως κάτι αδύνατο, έχουν τώρα κερδίσει ευρεία αναγνώριση ως ασυνήθιστοι παράγοντες που προκαλούν έναν αριθμό λοιμωδών, γενετικών και τυχαίων διαταραχών.

Του Stanley B. Prusiner

Περιγραφή & ιστορία

Δεκαπέντε χρόνια πρίν πυροδότησα αρκετό σκεπτικισμό όταν πρότεινα ότι οι μολυσματικοί παράγοντες που προκαλούν ορισμένες εκφυλιστικές διαταραχές του κεντρικού νευρικού συστήματος στα ζώα, και, πιο σπάνια, στους ανθρώπους θα μπορούσαν ν’αποτελούνται από πρωτεΐνη και τίποτε άλλο. Την εποχή εκείνη, η άποψη ήταν αιρετική. Το δόγμα υποστήριζε ότι οι φορείς των μεταδόσιμων ασθενειών χρειάζονται γενετικό υλικό, συντεθημένο από νουκλεΪκά οξέα όπως το dna και το rna, για να εγκαθιδρύσουν μόλυνση σ’έναν ξενιστή. Ακόμα και οι ιοί, μεταξύ των απλότερων μικροβίων, βασίζονται σε τέτοιο υλικό για να διευθύνουν τη σύνθεση των πρωτεΐνών που χρειάζονται για επιβίωση και πολλαπλασιασμό.

Αργότερα, πολλοί επιστήμονες αμφέβαλαν ομοίως όταν εγώ και οι συνεργάτες μου προτείναμε ότι αυτά τα «πρωτεΪνώδη λοιμογόνα σωματίδια)–ή «πριόν» όπως είπα τους παράγοντες που προκαλούν τη νόσο–θα μπορούσαν να ευθύνονται για κληρονομικές, αλλά και για μεταδοτικές, ασθένειες. Μια τέτοια διττή συμπεριφορά ήταν τότε άγνωστη στην επιστήμη.

Και ξανασυναντήσαμε αντίσταση όταν συμπεράναμε ότι τα πριόν πολλαπλασιάζονται μ’ένανα απίστευτο τρόπο` Μετατρέπουν φυσιολογικά πρωτεΐνικά μόρια στα επικίνδυνα απλά προκαλώντας τα καλά μόρια ν’αλλάξουν το σχήμα τους. Σήμερα, εντούτοις, πλούτος πειραματικών και κλινικών δεδομένων έχει επιβεβαιώσει ότι είμαστε σωστοί και στις τρεις προτάσεις μας.

Τα πριόν είναι πράγματι υπεύθυνα για μεταδόσιμες και κληρονομικές διαταραχές της πρωτεΐνικής διάρθρωσης. Μπορούν επίσης να προκαλέσουν σποραδική νόσο, όπου δεν είναι εμφανείς ούτε μετάδοση μεταξύ ατόμων ούτε κληρονομικότητα. Επιπλέον, υπάρχουν ενδείξεις ότι τα πριόν που προκαλούν τις ασθένειες που εξερευνήθηκαν έως τώρα μπορεί να μην είναι τα μόνα. Πριόν σχηματισμένα από αρκετά διαφορετικές πρωτεΐνες μπορεί να συμβάλλουν σε άλλες νευροεκφυλιστικές παθήσεις που είναι αρκετά κοινές στους ανθρώπους. Ίσως συμμετέχουν και σε ασθένειες που επιτίθενται στους μύες.

Οι γνωστές πριονικές παθήσεις, όλες θανατηφόρες, αναφέρονται μερικές φορές και ως σπογγώδεις εγκεφαλοπάθειες. Ονομάζονται έτσι διότι συχνά κάνουν τον εγκέφαλο γεμάτο τρύπες. Αυτές οι αρρώστιες, που μπορεί να επωάζονται για χρόνια ή ακόμα και για δεκαετίες στους ανθρώπους είναι ευρέως διαδεδομένες στα ζώα. Η κοινότερη μορφή είναι η τρομώδης νόσος, ευρισκόμενη στα πρόβατα και στις αίγες. Τα προσβεβλημένα ζώα χάνουν το συντονισμό τους και τελικά γίνονται τόσο εξασθενημένα ώστε δε μπορούν να σταθούν. Γίνονται επίσης ευερέθιστα και, σε κάποιες περιπτώσεις, εμφανίζουν μια έντονη φαγούρα που τ’αναγκάζει ν’αφαιρούν με το ξύσιμο το μαλλί ή το τρίχωμά τους (εξού και το αγγλικό όνομα «scrapie», από το «scrape»=ξύνω). Οι άλλες πριονικές παθήσεις των ζώων έχουν τέτοια ονόματα όπως μεταδόσιμη εγκεφαλοπάθεια των ικτίδων (βιζόν), χρόνια εξασθενητική νόσος των ελαφιών και των άλκεων, σπογγώδης εγκεφαλοπάθεια των αιλουροειδών και σπογγώδης εγκεφαλοπάθεια των βοοειδών. Η τελευταία, συχνά αποκαλούμενη και νόσος των τρελών αγελάδων, είναι η πλέον ανησυχητική.

Οι Gerald A. H. Wells και John W. Wilesmith του Κεντρικού Κτηνιατρικού Εργαστηρίου στο Ουέιμπριτζ της Αγγλίας, ταυτοποίησαν την πάθηση το 1986, αφού άρχισε να πλήττει αγελάδες στη Μεγάλη Βρετανία, κάνοντάς τες να γίνονται ασυντόνιστες κι ασυνήθιστα φοβισμένες. Η πηγή της ανερχόμενης επιδημίας σύντομα βρέθηκε σ’ένα διατροφικό συμπλήρωμα που περιελάμβανε κρεατάλευρο και οστεάλευρο από νεκρά πρόβατα. Οι μέθοδι επεξεργασίας των πτωμάτων των προβάτων είχαν αλλάξει στα τέλη της δεκαετίας του 1960. Ενώ κάποτε μπορούσαν να καταστρέφουν τον παράγοντα της τρομώδους νόσου στο συμπλήρωμα, τώρα προφανώς δε μπόρεσαν. Η βρετανική κυβέρνηση απαγόρευση τη χρήση διατροφικών συμπληρωμάτων προερχόμενα από ζώα το 1988, και η επιδημία έχει πιθανόν κορυφωθεί. Παρόλα αυτά, πολλοί άνθρωποι συνεχίζουν ν’ανησυχούν ότι τελικά θ’αρρωστήσουν ως αποτέλεσμα της κατανάλωσης μολυσμένου κρέατος.

Οι ανθρώπινες πριονικές παθήσεις είναι πιο αφανείς. Η νόσος κούρου έχει εντοπιστεί μόνο στους κατοίκους Φόρε των υψιπέδων της Νέας Γουινέας. Την αποκαλούν γελαστό θάνατο. Ο Vincent Zigas της Αυστραλιανής Υπηρεσίας Δημόσιας Υγείας κι ο D. Carleton Gajdusek από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας των Η.Π.Α. το περιέγραψαν το 1957, σημειώνοντας ότι πολλοί κάτοικοι των υψιπέδων προσβάλλονταν από μια παράξενη, θανατηφόρο ασθένεια με κύρια σημεία την απώλεια συντονισμού (αταξία) και συχνά αργότερα την άνοια. Τα προσβεβλημένα άτομα πιθανόν αποκτούσαν το κούρου μέσο του τελετουργικού κανιβαλισμού: Η φυλή Φόρε όπως αναφέρεται τιμούσε τους νεκρούς τρώγοντας τους εγκεφάλους τους. Η πρακτική από τότε σταμάτησε, και το κούρου έχει σχεδόν εξαφανιστεί.

Η νόσος Κρόιτσφελντ-Γιάκομπ, σε αντίθεση, εμφανίζεται παγκοσμίως και συνήθως γίνεται εμφανής ως άνοια. Συνήθως εμφανίζεται σποραδικά, πλήττοντας έναν άνθρωπο ανά εκατομμύριο, τυπικά γύρω στην ηλικία των 60. Περίπου 10 με 15% των περιπτώσεων είναι κληρονομικές, κι ένας μικρός αριθμος είναι, δυστυχώς, ιατρογενείς–μεταδιδόμενες ακούσια κατά την προσπάθεια θεραπείας ενός άλλου ιατρικού προβλήματος. Το ιατρογενές Κρόιτσφελντ-Γιάκομπ έχει προφανώς μεταδοθεί με μεταμόσχευση κερατοειδούς, εμφύτευση σκληράςμήνιγγας ή ηλεκτροδίων στον εγκέφαλο, χρήση μολυσμένων χειρουργικών εργαλείων, και με ένεση ανθρώπινης αυξητικής ορμόνης προερχόμενης από ανθρώπινες υποφύσεις πριν να γίνει διαθέσιμη η συνθετική αυξητική ορμόνη.

Οι δύο εναπομείνασες ανθρώπινες διαταραχές είναι η νόσος Γκέρστμαν-Στράουσλερ-Σάινκερ (η οποία εκδηλώνεται ως αταξία κι άλλα σημεία βλάβης της παρεγκεφαλίδας) και η θανατηφόρος οικογενειακή αϋπνία (στην οποία η άνοια ακολουθεί δυσκολία στον ύπνο). Και οι δύο αυτές παθήσεις συνήθως κληρονομούνται και τυπικά εμφανίζονται στη μέση ηλικία. Η θανατηφόρος οικογενειακή αϋπνία ανακαλύφθηκε μόλις πρόσφατα από τους Elio Lugaresi και Rossella Medori του Πανεπιστημίου της Μπολόνια και από τον Pierluigi Gambetti του Πανεπιστημίου του Κέις Ουέστερν Ρισέρβ.

Στην έρευνα της αιτίας

Ενδιαφέρθηκα πρώτη φορά για τις πριονικές παθήσεις το 1972, όταν ως μέλος στο τμήμα νευρολογίας του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Σαν Φρανσίσκο, έχασα έναν ασθενή από τη νόσο Κρόιτσφελντ-Γιάκομπ. Όσο έψαχνα την επιστημονική βιβλιογραφία γι’αυτήν και σχετικές παθήσεις, έμαθα ότι η τρομώδης νόσος, η νόσος Κρόιτσφελντ-Γιάκομπ και το κούρου έχουν όλες αποδειχθεί ότι μεταδίδονται με ένεση εκχυλισμάτων μολυσμένων εγκεφάλων στους εγκεφάλους υγιών ζώων. Οι μολύνσεις πιστευόταν ότι προκαλούνται από έναν ιό βραδείας δράσεως, αλλά κανείς δεν κατόρθωσε ν’απομονώσει τον ένοχο.

Στην πορεία του διαβάσματος, συνάντησα μία εκπληκτική αναφορά στην οποία η Tikvah Alper και οι συνεργάτες της στο Νοσοκομείο Χάμερσμιθ του Λονδίνου πρότειναν ότι ο παράγοντας της τρομώδους νόσου μπορεί να μην έχει νουκλεΪκά οξέα, τα οποία συνήθως μπορούν να καταστραφούν με υπεριώδη ή ιονίζουσα ακτινοβολία. Όταν το νουκλεΪκό οξύ από εκχυλίσματα εγκεφάλων μολυσμένων με την τρομώδη νόσο καταστρεφόταν υποθετικά μ’αυτές τις επεξεργασίες, τα εκχυλίσματα διατηρούσαν την ικανότητα να μεταδίδουν την τρομώδη νόσο. Αν ο οργανισμό στερούνταν dna και rna, το εύρημα θα σήμαινε ότι δεν ήταν ιός ή οπιοσδήποτε άλος τύπος μολυσματικού παράγοντα, όλοι εκ των οποίων περιέχουν γενετικό υλικό. Τι, τότε, ήταν;

Οι ερευνητές είχαν διάφορες ιδέες συμπεριλαμβανομένων, αστεΐζοντας, του μουσαμά και του κρυπτονίτη, αλλ’όχι βέβαιες απαντήσεις. Αμέσως ξεκίνησα να λύσω αυτό το μυστήριο όταν έστησα ένα εργαστήριο στο Π.Κ.Σ.Φ. (Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Σαν Φρανσίσκο) το 1974. Το πρώτο βήμα έπρεπε να ήταν κάτι μηχανικό–η απομόνωση του μολυσματικού υλικού απ’τους μολυσμένους εγκεφάλους με τρομώδη νόσο ώστε ν’αναλυθεί η σύνθεσή του. Η δουλειά ήταν προκλητική` Πολλοί ερευνητές στο παρελθόν είχαν προσπαθήσει και απέτυχαν. Αλλά με την αισιοδοξία της νεότητας, προχώρησα [βλέπε «Prions,» by Stanley B. Prusiner; SCIENTIFIC AMERICAN, October 1984].

Εκπληκτική ανακάλυψη

Όλα τ’αποτελέσματά μας έδειχναν προς ένα εκπληκτικό συμπέρασμα: Ο μολυσματικός παράγοντας στην τρομώδη νόσο και προφανώς στις άλλες σχετικές ασθένειες πράγματι στερούταν νουκλεΪκού οξέος κι αποτελούταν κυρίως, αν όχι εξολοκλήρου, από πρωτεΐνη. Συμπεράναμε ότι το dna και το rna απουσίαζαν, επειδή, όπως και η Alper, είδαμε ότι διαδικασίες που ήταν γνωστό ότι κατέστρεφαν το νουκλεΪκό οξύ δε μείωναν τη λοιμογονικότητα. Και γνωρίζαμε πως η πρωτεΐνη ήταν ένα απαραίτητο συστατικό, γιατί οι διαδικασίες που μετουσιώνουν (ξεδιπλώνουν) ή καταστρέφουν την πρωτεΐνη μείωναν τη λοιμογονικότητα.

Έτσι εισήγαγα τον όρο «πριόν (prion)» για να ξεχωρίσω αυτήν την ομάδα φορέων ασθένειας από τους ιούς, τα βακτήρια, τους μύκητες κι άλλα γνωστά παθογόνα. Όχι μετά από πολύ καιρό, βρήκαμε ότι τα πριόν της τρομώδους νόσου περιέχουν μία μόνο πρωτεΐνη που ονομάσαμε PrP, για πρωτεΐνη πριόν (Prion Protein). Τώρα το κύριο ερώτημα έγινε` πού βρίσκονται οι οδηγίες που δίνουν την αλληλουχία των αμινοξέων στην PrP; Φέρονταν σ’ένα μη ανιχνευμένο κομμάτι dna που κινούταν μαζί με την PrP, ή περιέχονταν, ίσως, σ’ένα γονίδιο στεγασμένο στα χρωμοσώματα των κυττάρων;

Το κλειδί σ’αυτήν τη δυσκολία ήταν η ταυτοποίηση περίπου 15 αμινοξέων στο ένα τέλος της πρωτεΐνης PrP το 1984. Η ομάδα μου ταυτοποίησε αυτήν τη βραχεία αλληλουχία αμινοξέων σε συνεργασία με το Leroy E. Hood και τους συνεργάτες του στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας. Η γνώση της αλληλουχίας επέτρεψε εμάς κι άλλους να κατασκευάσουμε μοριακούς εξεταστές, ή ανιχνευτές, ικανούς να δείξουν αν τακύτταρα των θηλαστικών φέρουν το γονίδιο για την PrP. Με ανιχνευτές που παρήχθησαν από την ομάδα του Hood, ο Bruno Oesch, δουλεύοντας στο εργαστήριο του Charles Weissmann στο Πανεπιστήμιο της Ζυρίχης, έδειξε ότι τα κύτταρα του χάμστερ περιέχουν ένα γονίδιο για την PrP. Περίπου το ίδιο χρονικό διάστημα, ο Bruce Cheseboro των Εργαστηρίων των Βραχωδών Ορέων των NIH (Εθνικών Ινστιτούτων Υγείας) έκανε τους δικούς του ανιχνευτές και βρήκε ότι τα κύτταρα του ποντικού περιέχουν επίσης το γονίδιο. Αυτή η δουλειά έκανε δυνατή την απομόνωση του γονιδίου και την απόδειξη ότι δε βρίσκεται στα πριόν, αλλά στα χρωμοσώματα των χάμστερ, των ποντικών, των ανθρώπων κι όλων των άλλων θηλαστικών που έχουν εξεταστεί. Επιπροσθέτως, σχεδόν πάντοτε, αυτά τα ζώα κάνουν την PrP χωρίς ν’αρρωσταίνουν.

Μία ερμηνεία τέτοιων ευρημάτων ήταν ότι κάναμε ένα τρομερό λάθος: Η PrP δεν είχε καμία σχέση με τις πριονικές παθήσεις. Ένα άλλο ενδεχόμενο ήταν ότι η PrP θα μπορούσε να παράγεται σε δύο μορφές, μία που προκαλούσε ασθένεια και μία που δεν προκαλούσε. Σύντομα δείξαμε ότι η τελευταία ερμηνεία ήταν η σωστή. Η κρίσιμη ένδειξη ήταν το γεγονός ότι η PrP που βρισκόταν στους μολυσμένους εγκεφάλους άντεχε στη διάσπαση από κυτταρικά ένζυμα που λέγονται πρωτεάσες.

Οι περισσότερες πρωτεΐνες στα κύτταρα καταστρέφονται αρκετά εύκολα. Εγώ επομένως υποψιάστηκα ότι αν υπήρχε μια φυσιολογική, μη απειλητική μορφή της PrP, θα ήταν επίσης επιρρεπής στη διάσπαση. Ο Ronald A. Barry τότε στο εργαστήριό μου ταυτοποίησε αυτήν την υποθετική μορφή ευαίσθητη στις πρωτεάσες. Έτσι έγινε ξεκάθαρο ότι η PrP που προκαλεί την τρομώδη νόσο είναι μια παραλλαγή μιας φυσιολογικής πρωτεΐνης. Κι έτσι ονομάσαμε τη φυσιολογική πρωτεΐνη κυτταρική PrP και τη λοιμώδη ανθεκτική στις πρωτεάσες μορφή PrP της τρομώδους νόσου. Ο τελευταίος όρος σήμερα χρησιμοποιείται στην αναφορά στα πρωτεΐνικά μόρια που αποτελούν τα πριόν τα οποία προκαλούν όλες τις νόσους παρόμοιες με την τρομώδη νόσο των ζώων και των ανθρώπων.

Οι πριονικές παθήσεις μπορούν να κληρονομηθούν

Αρκετά νωρίς είχαμε ελπίσει να χρησιμοποιήσουμε το γονίδιο για την PrP για να παραγάγουμε καθαρά αντίγραφα της PrP. Μετά, θα βάζαμε με ένεση τα πρωτεϊνικά μόρια σε ζώα, βεβαιώνοντας τη γνώση ότι δεν υπήρχε κανένας κρυφός ιός πάνω τους. Εάν οι ενέσεις προκαλούσαν τρομώδη νόσο στα ζώα, θα είχαμε δείξει ότι τα πρωτεΪνικά μόρια θα μπορούσαν, όπως είχαμε προτείνει, να μεταδόσουν ασθένεια. Έως το 1986, εντούτοις, γνωρίζαμε ότι το σχέδιο δε θα δούλευε. Για τον ένα λόγο, αποδειχθηκε πολυ δύσκολο να κάνουμε το γονίδιο να παραγάγει τα υψηλά επίπεδα PrP απαιτούμενα για τη διεξαγωγή μελετών. Για έναν άλλο λόγο, η πρωτεΐνη που παραγόταν ήταν η φυσιολογική, κυτταρική μορφή. Ευτυχώς, η δουλειά σ’ένα διαφορετικό πρόβλημα μας οδήγησε σε μία διαφορετική προσέγγιση για την απόδειξη ότι τα πριόν θα μπορούσαν να μεταδόσουν την τρομώδη νόσο χωρίς τη βοήθεια κανενός συνοδεύοντος νουκλεΪκού οξέος.

Σε πολλές περιπτώσεις, οι ασθένειες παρόμοιες με την τρομώδη νόσο στους ανθρώπους φαινόταν να συμβαίνουν χωρίς να μεταδοθούν απ’τον έναν ξενιστή στον άλλον, και σε κάποιες οικογένειες φαινόταν ότι κληρονομούνται. Σήμερα οι ερευνητές γνωρίζουν ότι περίπου το 10% των ανθρώπινων πριονικών παθήσεων είναι οικογενειακές, ρίχνοντας περίπου τα μισά μέλη των πληγησών οικογενειών. Ήταν αυτή η τελευταία κατανομή που τράβηξε την προσοχή μας. Θα μπορούσε άραγε να σημαίνει ότι τα πριόν ήταν ακόμα πιο ασυνήθιστα απ’ό,τι σκεφτήκαμε αρχικά; Ήταν υπεύθυνα για την εμφάνιση και κληρονομικών και μεταδόσιμων ασθενειών; Το 1988 η Karen Hsiao στο εργαστήριό μου κι εγώ ανακαλύψαμε κάποια από τα πρώτα δεδομένα που έδειχναν ότι οι ανθρώπινες πριονικές παθήσεις θα μπορούσαν σίγουρα να μεταδοθούν. Αποκτήσαμε κλώνους ενός γονιδίου PrP που εξήχθη από έναν άντρα που είχε τη νόσο Γκέρστμαν-Στράουσλερ-Σάινκερ στην οικογένειά του και πέθαινε ο ίδιος απ’αυτήν. Μετά συγκρίναμε το γονίδιό του με γονίδια PrP προερχόμενα από έναν υγιή πληθυσμό και βρήκαμε μια μικροσκοπική ανωμαλία γνωστή ως μια σημειακή μετάλλαξη.

Για να κατανοήσετε τη φύση αυτής της μετάλλαξης, βοηθά να γνωρίζετε κάτι για την οργάνωση των γονιδίων. Τα γονίδια αποτελούνται από δύο κλώνους από τους δομικούς λίθους του dna που λέγονται νουκλεοτίδια, τα οποία διαφέρουν μεταξύ τους στις βάσεις που μεταφέρουν. Οι βάσεις του ενός κλώνουν συνδυάζονται με τις βάσεις στον άλλον κλώνο για να κάνουν τα ζεύγη των βάσεων, τα κλιμάκια στην οικεία κλίμακα του dna. Εκτός του ότι συγκρατούν την κλίμακα του dna, αυτά τα ζεύγη γράφουν την αλληλουχία των αμινοξέων που θα πρέπει να συνδεθεί για να γίνει μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη. Τρία ζεύγη βάσεων–μία μονάδα που λέγεται κωδικόνιο– καθορίζουν ένα μόνο αμινοξύ. Στον δικό μας ετοιμοθάνατο ασθενή, μόνο ένα ζεύγος βάσεων απ’ταπερισσότερα των 750 είχε αντικατασταθεί από ένα διαφορετικό. Η αλλαγή, με τη σειρά της, είχε αλλοιώσει την πληροφορία που έφερε το κωδικόνιο 102, κάνοντας το αμινοξύ λευκίνη ν’αντικατασταθεί απο το αμινοξύ προλίνη στην πρωτεΐνη PrP του άντρα.

Με τη βοήθεια του Tim J. Crow του Νοσοκομείου Νορθγουικ Παρκ στο Λονδίνο και του Jurg Ott του Πανεπιστημίο της Κολομβίας (Καναδάς) και των συνεργατών τους, ανακαλύψαμε την ίδια μετάλλαξη στα γονίδια μεγάλου αριθμού ασθενών με νόσο Γκέρστμαν-Στράουσλερ-Σάινκερ, και δείξαμε ότι η υψηλή συχνότητα στις πληγήσες οικογένειες ήταν στατιστικά σημαντική. Με άλλα λόγια, καθιερώσαμε γενετική σύνδεση της μετάλλαξης με τη νόσο–ένα εύρημα που υποδηλώνει ισχυρά πως η μετάλλαξη είναι η αιτία. Στα προηγούμενα έξι χρόνια δουλειά πολλών ερευνητών έχει ανακαλύψει 18 μεταλλάξεις σε οικογένειες με κληρονομικές πριονικές ασθένειες` για πέντε απ’αυτές τις μεταλλάξεις, έχουν πλέον συλλεχθεί αρκετές περιπτώσεις για ν’αποδειχθεί γενετική σύνδεση. Η ανακάλυψη των μεταλλάξεων μας έδωσε ένα μέσο να εξαλείψουμε το ενδεχόμενο ότι ένα νουκλεΪκό οξύ κινούταν μαζί με τις πρωτεΐνες πριόν και κατεύθυνε τον πολλαπλασιασμό τους.

Τώρα μπορούσαμε να δημιουργήσουμε γενετικά τροποποιημένα ποντίκια που θα φέρουν ένα μεταλαγμένο γονίδιο της πρωτεΐνης PrP. Εάν η ύπαρξη αυτού του αλλοιωμένου γονιδίου σ’αυτά τα διαγονιδιακά ζώα οδηγούσε από μόνη της στην τρομώδη νόσο, κι αν ο εγκεφαλικός ιστός των διαγονιδιακών ζώων μετά προκαλούσε τρομώδη νόσο σε υγιή ζώα, θα είχαμε στέρεες αποδείξεις ότι η πρωτεΐνη που κωδικοποιείται από το μεταλλαγμένο γονίδιο ήταν η μόνη υπεύθυνη για τη μεταφορά της νόσου. Μελέτες που διεξήγαγα με τους Hsiao, Darlene Groth στην ομάδα μου και το Stephen J. DeArmond, επικεφαλής ενός ξεχωριστού εργαστηρίου στο Π.Κ.Σ.Φ., έχουν τώρα δείξει ότι η τρομώδης νόσος μπορεί να παραχθεί και να μεταδοθεί κατ’αυτόν τον τρόπο [βλέπε Box στο τέλος αυτού του άρθρου]. Αυτά τ’αποτελέσματα στα ζώα μοιάζουν μ’αυτά που αποκτήθηκαν το 1981, όταν οι Gajdusek, Colin L. Masters and Clarence J. Gibbs, Jr. όλοι στα Εθνικα Ινστιτούτα Υγείας, μετέδωσαν την καθαρά κληρονομική νόσο Γκέρστμαν-Στράουσλερ-Σάινκερ σε μαϊμούδες. Μοιάζουν επίσης με τα ευρήματα των Jun Tateishi και Tetsuyuki Kitamoto του Πανεπιστήμίου του Κιουσού στην Ιαπωνία, που μετέδωσαν κληρονομική νόσο Κρόιτσφελντ-Γιάκομπ σε ποντίκια.

Όλες μαζί οι μελέτες μετάδοσης υποστηρίζουν πειστικά ότι τα πριόν, μετά απ’όλα αυτά, εκπροσωπούν μια ομάδα μολυσματικών παραγόντων,συντεθημένα μόνο από μια τροποποιημένη πρωτεΐνη των θηλαστικών. Και το συμπέρασμα ενδυναμώνεται από το γεγονός ότι η ενδελεχής αναζήτηση για κάποιο νουκλεΪκό οξύ ειδικό στην τρομώδη νόσο ιδιαίτερα απ’τον Detlev H. Riesner του Πανεπιστημίου Χάινριχ Χάινε στο Ντύζελντορφ δεν έχει δώσει καμία απόδειξη ότι τέτοιο γενετικό υλικό είναι προσαρτημένο στα πριόν. Οι επιστήμονες που συνεχίζουν να υποστηρίζουν τη θεωρία του ιού μπορεί να πουν ότι ακόμα εμείς δεν έχουμεαποδείξει τη περίπτωσή μας. Εάν το γονίδιο για της PrP κωδικοποιούσε μια πρωτεΐνη που, όταν μεταλλαχθεί, διευκόλυνε τη μόλυνση μ’ένα διαδεδομένο ιό, η μετάλλαξη θα οδηγουσε σε ιογενή ημ΄΄ολυνση του εγκεφάλου. Μετά η ένεση εκχυλισμάτων εγκεφάλου απ’το μεταλλαγμένο ζώο θα εξάπλωνε τη μόλυνση σ’έναν άλλον ξενιστή. Παρόλα αυτά στην απώλεια οποιουδήποτε πειστηρίου για ιό, αυτή η υπόθεση φαίνεται να είναι αστήρικτη.

Εκτός της απόδειξης πως μια πρωτεΐνη μπορεί να πολλαπλασιαστεί και να προκαλέσει ασθένεια χωρίς βοήθεια από νουκλεΪκά οξέα, έχουμε κατανοήσει πώς η PrP της τρομώδους νόσου διαδίδεται στα κύτταρα. Πολλές λεπτομέρειες παραμένουν να διερευνηθούν, αλλ’ένα γεγονός φαίνεται αρκετά ξεκάθαρο: η κύρια διαφορά μεταξύ της φυσιολογικής PrP και της rP της τρομώδους νόσου είναι διαρθρωτική. Όπως φαίνεται, η πρωτεΐνη της τρομώδους νόσου διαδίδεται ερχόμενη σε επαφή με φυσιολογικά μόρια της PrP και κάπως προκαλώντας τα να ξεδιπλωθούν και ν’αλλάξουν από τη συνήθη μορφή τους στο σχήμα της τρομώδους νόσου. Αυτή η αλλαγή ξεκινά μια αλυσσιδωτή αντίδραση στην οποία πρόσφατα τροποποιημένα μόρια αλλάζουν το σχήμα άλλων φυσιολογικών μορίων PrP, και ούτω καθεξής. Αυτά τα γεγονότα προφανώς γίνονται σε μια μεμβράνη στο εσωτερικό του κυττάρου.

Αρχίσαμε να σκεφτόμαστε ότι οι διαφορές μεταξύ των κυτταρικών και των της τρομώδους νόσου μορφών της PrP θα πρέπει να είναι διαρθρωτικές μετά που άλλα ενδεχόμενα άρχισαν να φαίνονται απίθανα. Για παράδειγμα, είναι εδώ κι αρκετό καιρό γνωστό ότι η λοιμογόνος μορφή έχει συχνά την ίδια αλληλουχία αμινοξέων όπως ο φυσιολογικός τύπος. Φυσικά, τα μόρια που ξεκινούν να είναι πανομοιότυπα μπορεί αργότερα να τροποποιηθούν χημικά με τρόπους που αλλάζουν τη δραστηριότητά τους. Αλλά εντατικές έρευνες των Neil Stahl και Michael A. Baldwin στο εργαστήριό μου δε βρήκαν καθόλου διαφορές αυτού του είδους.

Μία πρωτεΐνη, δύο σχήματα

Πώς, ακριβώς, διαφέρουν οι δομές των φυσιολογικών και των της τρομώδους νόσου μορφών της PrP; Μελέτες από τον Keh-Ming Pan στην ομάδα μας δείχνουν ότι η φυσιολογική πρωτεΐνη αποτελείται κυρίως από α έλικες, περιοχές στις οποίες η ραχοκοκκαλιά της πρωτεΐνης συστρέφεται σ’ένα συγκεκριμένο είδος σπίρας` η μορφή της τρομώδους νόσου, εντούτοις, περιέχει β κλώνους, περιοχές στις οποίες η ραχοκοκκαλιά είναι πλήρως εκτεταμένη. Ομάδες αυτών των κλώνων σχηματίζουν β πτυχωτές επιφάνειες. Ο Fred E. Cohen, ο οποίος διευθύνει ένα άλο εργαστήριο στο Π.Κ.Σ.Φ., έχει χρησιμοποιήσει μοριακά μοντέλα στην προσπάθεια να προβλέψει τη δομή της φυσιολογικής πρωτεΐνης βασισμένος στην αλληλουχία αμινοξέων της. Οι υπολογισμοί του υποδηλώνουν ότι η πρωτεΐνη πιθανόν διπλώνεται σε μία συμπαγή δομή έχοντας τέσσερις έλικες στον πυρήνα της.

Λιγότερα είναι γνωστά για τη δομή, ή τις δομές, που υιοθετεί η PrP της τρομώδους νόσου. Οι αποδείξεις που υποστηρίζουν την υπόθεση ότι η PrP της τρομώδους νόσου μπορεί να κάνει ένα ελικοειδές μόριο PrP ν’αλλάξει σε μια μορφή με β πτυχωτές επιφάνειες προέρχονται από δύο σημαντικές μελέτες ερευνητών στην ομάδα μου. Η Maria Gasset βρήκε ότι συνθετικά πεπτίδια που (βραχείες σειρές αμινοξέων) που αντιστοιχούν σε τρεις από τις τέσσερις υποτιθέμενες α ελικοειδής περιοχές της PrP μπορούν να διπλωθούν σε β πτυχωτές επιφάνειες. Και ο Jack Nguyen έχει δείξει ότι στη μορφή της β πτυχωτής επιφάνειας, τέτοια πεπτίδια μπορούν να επιβάλουν μια δομή β πτυχωτής επιφάνειας σε ελικοειδή πεπτίδια PrP. Πιο πρόσφατα ο Byron W. Caughey των Εργαστηρίωνν των Βραχωδών Ορέων και ο Peter T. Lansbury του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης έχουν αναφέρει ότι η κυτταρική PrP μπορεί να μεταβληθεί σε PrP της τρομώδους νόσου σ’ένα δοκιμαστικό σωλήνα αναμειγνύοντας τις δύο πρωτεΐνες μαζί.

Τα μόρια PrP προερχόμενα από μεταλλαγμένα γονίδια πιθανόν δεν υιοθετούν τη μορφή της τρομώδουςβ νόσου μόλις έχουν συντεθεί. Αλλιώς, οι άνθρωποι που φέρουν μεταλλαγμένα γονίδια θα αρρώσταιναν στην πρώιμη παιδική ηλικία. Υποψιαζόμαστε πως μεταλλάξεις στο γονίδιο της PrP καθιστούν τις προερχόμενες πρωτεΐνες επιρρεπείς στη μετατροπή από ένα α ελικοειδές σ’ένα σχήμα β πτυχωτής επιφάνειας. Προφανώς, παίρνει χρόνο μέχρι ένα από τα μόρια να αλλάξει σχήμα αυθόρμητα κι ακόμα περισσότερο χρόνο για να συσσωρευθεί η PrP της τρομώδους νόσου και να βλάψει τον εγκέφαλο αρκετά ώστε να προκληθούν συμπτώματα. Ο Fred Cohen κι εγώ σκεφτόμαστε πως θα μπορούσαμε να εξηγήσουμε γιατί οι διάφορες μεταλλάξεις που έχουν σημειωθεί σε γονίδια της PrP θα διευκόλυναν τη δίπλωση στη μορφή της β πτυχωτής επιφάνειας.

Πολλές από τις ανθρώπινες μεταλλάξεις οδηγούν στην αντικατάσταση ενός αμινοξέος από ένα άλλο μέσα στις τέσσερις υποτιθέμενες έλικες ή στα όριά τους. Η προσθήκη λανθασμένων αμινοξέων σ’αυτές τις θέσεις θα μπορούσε να αποσταθεροποιήσει μια έλικα αυξάνοντας έτσι την πιθανότητα η επηρεασμένη έλικα και οι γείτονές της να επαναδιπλωθούν σε μια μορφή β πτυχωτής επιφάνειας. Αντίθετα, ο Hermann Schatzel στο εργαστήριό μου βρίσκει ότι οι αβλαβείς διαφορές που ξεχωρίζουν τα ανθρώπινα γονίδια PrP απ’αυτά των πιθήκων και των μαΪμούδων επηρεάζουν τ’αμινοξέα ευρισκόμενα έξω από τα προτεινόμενα ελικώδη κύρια μέρη, όπου τα αποκλίνοντα αμινοξέα πιθανόν δε θα επηρέαζαν σημαντικά τη σταθερότητα των ελικωδών περιοχών.

Αναδύονται ιδέες θεραπείας

Κανείς δεν ξέρει ακριβώς πώς ο πολλαπλασιασμός της PrP της τρομώδους νόσου βλάπτει τα κύτταρα. Σε κυτταρικές καλλιέργειες, η μεταβολή της φυσιολογικης PrP στη μορφη της τρομώδους νόσου γίνεται μέσα στους νευρώνες, έπειτα από το οποίο η PrP της τρομώδους νόσου συσσωρεύεται σε ενδοκυτταρικά κυστίδια γνωστά ως λυσοσώματα. Στον εγκέφαλο, τα γεμάτα λυσοσώματα θα μπορούσαν λογικά να ρηχθούν και να βλάψουν κύτταρα. Όσο τα άρρωστα κύτταρα πέθαιναν, δημιουργώντας τρύπες στον εγκέφαλο, τα πριόν τους θ’απελευθερώνονταν ώστε να επιτεθούν σε άλλα κύτταρα. Γνωρίζουμε με βεβαιότητα ότι η διάσπαση της πρωτεΐνηςτης τρομώδους νόσου είναι αυτό που δημιουργει θραύσματα PrP που συσσωρεύονται στον εγκέφαλο ως πλάκες σε ορισμένους ασθενείς. Αυτά τα συσσωματώματα μοιάζουν με πλάκες που συναντώνται στη νόσο του Αλτσχάιμερ, αν και τα συσσωματώματα του Αλτσχάιμερ αποτελούνται από διαφορετική πρωτεΐνη. Οι πλάκες της PrP είναι ένα χρήσιμο σημείο πριονικής λοίμωξης, αλλά φαίνεται να μην αποτελούν μεγάλη αιτία βλάβης. Σε πολλούς ανθρώπους και ζώα με πριονική νόσο, οι πλάκες δεν εμφανίζονται καν.

Μολονότι δε γνωρίζουμε ακόμα πολλά για το πώς η PrP της τρομώδους νόσου βλάπτει τον εγκεφαλικό ιστό, μπορούμε να προβλέψουμε ότι η κατανόηση της τρισδιάστατης δομής της πρωτεΐνης PrP θα οδηγήσει σε θεραπείες. Εάν, για παράδειγμα, το μοντέλο των τεσσάρων ελίκων της PrP είναι σωστό, οι κατασκευαστές φαρμάκων ίσως μπορούν να κατασκευάσουν μια ουσία που θα ενωνόταν σ’έναν κεντρικό θήλακα που θα σχηματιζόταν από τις τέσσερις έλικες. Έτσι ενωμένο, το φάρμακο θα σταθεροποιούσε αυτές τις έλικες και θα προλάμβανε τη μετατροπή τους σε β πτυχωτές επιφάνειες.

Μια άλλη ιδέα για θεραπεία εμπνέεται από έρευνα στην οποία ο Weissmann και οι συνεργάτες τους εφάρμοσαν τεχνολογία στόχευσης γονιδίων για να δημιουργήσουν ποντίκια που στερούνταν του γονιδίου PrP κι έτσι δε μπορούσαν να κάνουν PrP. Αφαιρώντας ένα γονίδιο και σημειώνοντας τις συνέπειες της απώλειάς του, κάποιος μπορεί συχνά να συμπεράνει τις συνήθεις λειτουργίες του πρωτεΪνικού προΪόντος του γονιδίου. Σ’αυτήν την περίπτωση, παρόλα αυτά, τα ζώα που δεν είχαν PrP δεν έδειχνα καμία ανιχνεύσιμη ανωμαλία. Αν αποδειχθεί ότι η PrP είναι πραγματικά άχρηστη, τότε οι γιατροί θα μπορούσαν κάποια μέρα να εξετάσουν τη χορήγηση της λεγόμενης αντι-rna ή αντιγονιδιακής θεραπείας στους εγκεφάλους ασθενών με πριονικές παθήσεις. Αυτές οι θεραπείες αποσκοπούν στην αναστολή παραγωγής ανεπιθύμητων πρωτεΪνών από τα γονίδια και δυνητικά θα μπορούσαν να σταματήσουν την παραγωγή της κυτταρικής PrP [βλέπε «The New Genetic Medicines,» by Jack S. Cohen and Michael E. Hogan; SCIENTIFIC AMERICAN, December 1994].

Έτσι θα εμπόδιζαν την PrP να διαδόσει τη μορφή της. Είναι άξιο σημείωσης ότι τα Knock out (χωρίς το γονίδιο )ποντίκια παρείχαν μια ευπρόσδεκτη ευκαιρεία για την δοκιμή της πριονικής υπόθεσης. Αν τα ζώα αρρώσταιναν μετά τον ενοφθαλμισμό τους με πριόν, η αρρώστια τους θα έδειχνε ότι τα πριόν θα μπορούσαν να πολλαπλασιαστούν ακόμα και στην απουσία προϋπάρχουσας δεξαμενής μορίων PrP. Όπως περίμενα, ο ενοφθαλμισμός με πριόν δεν προκάλεσε τρομώδη νόσο, και δε μπορούσε ν’ανιχνευθεί κανένα αποδεικτικό στοιχείο πριονικής λοίμωξης.

Το αίνιγμα πώς η PrP της τρομώδους νόσου πολλαπλασιάζεται και προκαλεί ασθένεια δεν είναι το μόνο πολύπλοκο θέμα που αρχίζει να λύνεται. Ένα άλλο παραμένον ερώτημα–το μυστήριο πώς τα πρίόν αποτελούμενα από ένα είδος πρωτεΐνης μπορούν να ποικίλουν σημαντικά στα αποτελέσματά τους–αρχίζει επίσης ν’απαντάται. Ο Lain H. Pattison από το Συμβούλιο Γεωργιής Έρευνας στο Κόμπτον της Αγγλίας, αρχικά κάλεσε την προσοχή σ’αυτό το φαινόμενο. Χρόνια πριν απέκτησε πριόν από δύο ξεχωριστές ομάδες αιγών. Το ένα έκανε τα ενοφθαλμισμένα ζώα νισταγμένα, ενώ το δεύτερο τα έκανε υπερδραστήρια. Παρομοίως, είναι σήμερα απποδεδειγμένο ότι κάποια πριόν προκαλούν νόσο γρήγορα, ενώ άλλα αργά.

Το μυστήριο των στελεχών

Οι Alan G. Dickinson, Hugh Fraser και Moira E. Bruce του Ινστιτούτου Υγείας των Ζώων στο Εδιμβούργο, οι οποίοι έχουν εξετάσει τα διαφορικά αποτελέσματα ποικίλων απομονωμένω πριόν στα ποντίκια, είναι ανάμεσα σ’εκείνους που σημειώνουν ότι μόνο οι παθογόνοι που περιέχουν νουκλεΪκά οξέα είναι γνωστό πως συναντώνται σε πολλαπλά στελέχη. Άρα, αυτοί κι άλλοι υποστηρίζουν, η ύπαρξη στελεχών τον πριόν καταδεικνύιε ότι η πριονική υπόθεση θα πρέπει να είναι εσφαλμένη` οι ιοί θα πρέπει να βρίσκονται στη ρίζα της τρομώδους νόσου και των συγγενών της. Όμως, επειδή η προσπάθειες για την εύρεση ιικών νουκλεΪκών οξέων ήταν άκαρπες, η εξήγηση για τις διαφορές θα πρέπει να έγκειται αλλού. Ένα ενδεχόμενο είναι ότι τα πριόν μπορούν να υιοθετήσουν πολλαπλές διαρθρώσεις. Διπλωμένο κατά έναν τρόπο, ένα πριόν θα μετέτρεπε τη φυσιολογική PrP στη μορφή της τρομώδους νόσου πολύ αποτελεσματικά, οδηγώντας σε βραχύτερες περιόδους επώασης. Διπλωμένο κατ’άλλον τρόπο, θα μπορούσε να δουλεύει λιγότερο αποτελεσματικά. Παρομοίως, μία μορφή θα μπορούσε να ελκύεται σε νευρωνικούς πληθυσμούς σ’ένα μέρος του εγκεφάλου, ενώ ένα άλλο θα μπορούσε να ελκύεται σε νευρώνες αλλού, παράγοντας έτσι διαφορετικά συμπτώματα. Θεωρώντας ότι η PrP μπορεί να διπλωθεί κατά τουλάχιστον δύο τρόπους, δε θά’ταν εκπληκτικό να βρεθεί ότι μπορεί να καταρρεύσει και σ’άλλες μορφές.

Από τα μέσα της δεκαετίας του 1980 ψάχνουμε επίσης στοιχεία για ένα φαινόμενο γνωστό ως φραγμός των ειδών. Αυτή η έννοια αναφέρεται στο γεγονός ότι κάτι δυσκολεύει τα πριόν παρηγμένα από ένα είδος να προκαλέσουν ασθένεια σε ζώα ενός άλλου είδους. Η αιτία αυτής της δυσκολίας είναι ιδιαίτερου ενδιαφέροντος σήμερα, λόγω της επιδημίας της νόσου των τρελών αγελάδων στη Βρετανία. Εμείς και άλλοι προσπαθούμε να βρούμε αν ο φραγμός των ειδών είναι αρκετά ισχυρός ώστε να προλάβει την εξάπλωση της πριονικής νόσου από τις αγελάδες στους ανθρώπους.

Σπάζοντας το φραγμό

Ο φραγμός ανακαλύφθηκε από τον Pattison, ο οποίος στη δεκαετία του 1960 δυσκολεύτηκε να μεταδώσει την τρομώδη νόσο απο τα πρόβατα στα τρωκτικά. Για να προσδιορίσουμε την αιτία του προβλήματος , ο συνεργάτης μου Michael R. Scott κι εγώ αργότερα δημιουργήσαμε διαγονιδιακά ποντίκια που εξέφραζαν το γονίδιο της PrP του συριακού χάμστερ–δηλαδή έκαναν την πρωτεΐνη PrP του χάμστερ. Το γονίδιο του ποντικιού διαφέρει από το γονίδιο του χάμστερ σε 16 κωδικόνια από τα 254. Φυσιολογικά ποντίκια ενοφθαλμισμένα με πριόν από χάμστερ σπάνια παθαίνουν τρομώδη νόσο, αλλά τα διαγονιδιακά ποντίκια αρρώστησαν σε δύο περίπου μήνες. Έτσι συμπεράναμε ότι σπάσαμε το φραγμό των ειδών τοποθετώντας το γονίδιο του χάμστερ στα ποντίκια. Επιπλέον στη βάση αυτού κι άλλων πειραμάτων, κατανοήσαμε ότι ο φραγμός έγκυται στην αλληλουχία των αμινοξέων της PrP, όσο περισσότερο η αλληλουχία ενός μορίου της τρομώδους νόσου μοιάζει με την αλληλουχία της PrP του ξενιστή του, τόσο πιθανότερο είναι ο ξενιστής να πάθει πριονική νόσο.

Σε ένα από εκείνα τ’άλλα πειράματα, για παράδειγμα, εξετάσαμε διαγονιδιακά ποντίκια που έφεραν το γονίδιο της PrP του συριακού χάμστερ εκτός από το δικό τους μύινο γονίδιο. Αυτά τα ποντίκια κάνουν φυσιολογικές μορφές και της PrP του ποντικιού και του χάμστερ. Όταν ενοφθαλμίσαμε τα ζώα με πριόν ποντικιού, έκαναν περισσότερα πριόν ποντικιού. Όταν τα ενοφθαλμίσαμε με πριόν χάμστερ, έκαναν πριόν του χάμστερ. Απ’αυτήν τη συμπεριφορά, μάθαμε ότι τα πριόν αλληλεπιδρούν επιλεκτικά με κυτταρική PrP ομόλογης, ή όμοιας, σύστασης. Η έλξη της Prp της τρομώδους νόσου προς την κυτταρική PrP της ίδιας αλληλουχίας πιθανόν εξηγεί γιατί η τρομώδης νόσος κατάφερε να εξαπλωθεί στις αγελάδες στην Αγγλία από τροφή αποτελούμενη από ιστό προβάτων: Η PrP του προβάτου και της αγελάδας διαφέρουν μόνο σε 7 θέσεις. Αντίθετα, η διαφορά της αλληλουχίας μεταξύ της ανθρώπινης και της βοδινής PrP είναι μεγάλη: Τα μόρια αποκλίνουν σε περισσότερες από 30 θέσεις. Επειδή η απόκλιση είναι μεγάλη, η πιθανότητα μετάδοσης από τις αγελάδες στους ανθρώπους θα φαινόταν χαμηλή.

Σύμφωνες μ’αυτήν την εκτίμηση είναι επιδημιολογικές μελέτες από τον W. Bryan Matthews, ενός επίτιμου καθηγητή στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης. Ο Mathews δε βρήκε σύνδεση μεταξύ της τρομώδους νόσου στα πρόβατα και της εμφάνισης νόσου Κρόιτσφελντ-Γιάκομπ σε προβατοτροφικές χώρες. Από την άλλη, δύο γεωργοί που είχαν τρελές αγελάδες στα κοπάδια τους πέθαναν πρόσφατα από τη νόσο Κρόιτσφελντ-Γιάκομπ Οι θάνατοί τους μπορεί να μην είχαν καμία σχέση με την επιδημία των βοοειδών, αλλά η κατάσταση χρίζει παρακολούθησης. Μπορεί να βρεθεί ότι ορισμένα μέρη του μορίου της PrP είναι πιο σημαντικά από άλλα για το σπάσιμο του φραγμού των ειδών.

Εάν αυτή είναι η περίπτωση, κι εάν η PrP της αγελάδας μοιάζει με την ανθρώπινη PrP στις κρίσιμες περιοχές, τότε η πιθανότητα του κινδύνου μπορεί ν’αποδειχθεί μεγαλύτερη από,τι θα πρότεινε μια απλή σύγκριση ολόκληρων των αλληλουχιών των αμινοξέων. Ξεκινήσαμε να θεωρούμε το ενδεχόμενο ότι κάποια μέρη του μορίου της PrP θα μπορούσαν να είναι ιδιαίτερης σημασίας στο φραγμό των ειδών αφού μια μελέτη σχετική μ’αυτό το φραγμό πήρε παράξενη πορεία. Ο συνεργάτης μου Glenn C. Telling είχε δημιουργήσει διαγονιδιακά ποντίκια που έφεραν ένα υβριδικο γονίδιο PrP που αποτελούταν από ανθρώπινους κώδικες πλαισιωμένους και απ’τις δύο πλευρές από κώδικες ποντικιού` αυτό το γονίδιο παρήγαγε μια υβριδική πρωτεΐνη. Έπειτα αυτός εισήγαγε εγκεφαλικό ιστό από ανθρώπους που είχαν πεθάνει από τη νόσο Κρόιτσφελντ-Γιάκομπ και τη νόσο Γκέρστμαν-Στράουσλερ-Σάινκερ στα διαγονιδιακά ζώα.

Αρκετά παραδόξως, τα ζώα αρρώσταιναν πολύ συχνότερα και γρηγορότερα από τα ποντίκια που έφεραν ένα ολόκληρο γονίδιο PrP, το οποίο αποκλίνει από το PrP του ποντικιού σε 28 θέσεις. Αυτό το αποτέλεσμα υποδήλωσε ότι η ομοιότητα στην κεντρική περιοχή του μορίου της PrP μπορεί να είναι πιο κρίσιμη απ’ό,τι είναι στα υπόλοιπα τμήματα. Το αποτέλεσμα επίσης υποστήριξε παλαιότερες ενδείξεις–που ανακαλύφθηκαν από τους Shu-Lian Yang στο Εργαστήριο τoυ DeArmond και Albert Taraboulos στην ομάδα μου ότι τα μόρια που δημιουργούνται από τον ξενιστή μπορούν να επηρεάσουν τη συμπεριφορά της PrP της τρομώδους νόσου. Υποθέτουμε ότι στη μελέτη του υβριδικού γονιδίου, μια πρωτεΐνη του ποντικού, ενδεχομένως ένας «συνοδός» που φυσιολογικά βοηθά στη δίπλωση γεννούμενων πρωτεϊνικών αλυσίδων, αναγνώρισε τη μία από τις δύο περιοχές προερχόμενες από το ποντίκι της υβριδικής PrP πρωτεΐνης. Αυτός ο συνοδός ενώθηκε σ’αυτήν την περιοχή και βοήθησε στην επαναδίπλωση του υβριδικού μορίου στη μορφή της τρομώδους νόσου. Ο συνοδός δεν παρείχε την ίδια βοήθεια σε ποντίκια που έκαναν μια εξολοκλήρου ανθρώπινη πρωτεΐνη PrP, πιθανόν διότι η ανθρώπινη πρωτεΐνη στερούταν ενός σημείου πρόσδεσης για τον παράγοντα του ποντικού.

Η λίστα μπορεί να μεγαλώσει

Μια απροσδόκητη ιστορία έχει αναδυθεί πρόσφατα από μελέτες διαγονιδιακών ποντικιών που έκαναν ασυνήθιστα υψηλά ποσά φυσιολογικών πρωτεϊνών PrP. Οι DeArmond, David Westaway στην ομάδα μας και ο George A. Carlson του Εργαστηρίου του McLaughlin στους Μεγάλους Καταρράκτες της Μοντάνα, βρέθηκαν σε αμηχανία όταν παρατήρησαν ότι μερικά γηρεότερα διαγονιδιακά ποντίκια εμφάνισαν ασθένεια χαρακτηριζόμενη από ακαμψία και μειωμένη περιποίηση.

Όταν αναζητήσαμε την αιτία, βρήκαμε ότι η παραγωγή υπερβολικών ποσοτήτων PrP μπορεί να οδηγήσει τελικά στο νευροεκφυλισμό και, εκπληκτικά, σε καταστροφή και των μυών και των περιφερικών νεύρων. Αυτές οι ανακαλύψεις διευρύνουν το φάσμα των πριονικών παθήσεων και πιέζουν για έρευνα για ανθρώπινες πριονικές παθήσεις που πλήττουν το περιφερικό νευρικό σύστημα και τους μύες. Έρευνες σε ζώα που υπερπαράγουν PrP έχουν δώσει ένα επιπλέον όφελος.

Παρέχουν μια ένδειξη ως προς το πώς θα μπορούσε να εμφανιστεί η σποραδική μορφή της νόσου Κρόιτσφελντ-Γιάκομπ. Για καιρό υποψιαζόμουν ότι η σποραδική νόσος μπορεί ν’αρχίσει όταν η φθορά της ζωής οδηγούσε σε μια μετάλαξη του γονιδίου της PrP σε τουλάχιστον ένα κύτταρο του σώματος. Τελικά, η μεταλλαγμένη πρωτεΐνη ίσως άλλαζε στη μορφή της τρομώδους νόσου και βαθμιαία διαδιδόταν, μέχρι η συσσώρευση της PrP της τρομώδους νόσου περνούσε το όριο σε φανερή ασθένεια. Οι μελέτες με τα ποντίκια υποδεικνύουν ότι σε κάποιο σημείο στις ζωές του ενός ανά εκατομμύριο ατόμων που παθαίνουν τη νόσο Κρόιτσφελντ-Γιάκομπ, η κυτταρική PrP μπορεί αυθόρμητα να μετατραπεί στη μορφή της τρομώδους νόσου.

Τα πειράματα επίσης προτείνουν το ενδεχόμενο ότι οι άνθρωποι που πλήττονται από σποραδική νόσο Κρόιτσφελντ-Γιάκομπ υπερπαράγουν PrP, αλλά ακόμα δε γνωρίζουμε αν, στην πραγματικότητα, το κάνουν. Όλες οι γνωστές πριονικές παθήσεις στους ανθρώπους έχουν τώρα μοντελοποιηθεί και στα ποντίκια. Με την πιο πρόσφατη δουλειά μας έχουμε ακούσια αναπτύξει ένα ζωικό μοντέλο για τη σποραδική πριονική νόσο. Ποντίκια ενοφθαλμισμένα με εκχυλίσματα εγκεφάλου από ζώα μολυσμένα με τρομώδη νόσο κι από ανθρώπους προσβεβλημένους από τη νόσο Κρόιτσφελντ-Γιάκομπ έχουν παράσχει για καιρό ένα μοντέλο για τις λοιμώδεις μορφές των πριονικών διαταραχών. Και οι κληρονομικές παθήσεις έχουν μοντελοποιηθεί σε διαγονιδιακά ποντίκια που φέρουν μεταλλαγμένα γονίδια PrP.

Αυτές οι μύινες αναπαραστάσεις των ανθρώπινων πριονικών ασθενειών δε θα πρέπει μόνο να επεκτείνουν την κατανόηση πώς τα πριόν προκαλούν εκφυλισμό του εγκεφάλου, θα πρέπει επίσης να προσφέρουν ευκαιρίες για την εκτίμηση θεραπειών γι’αυτές τις καταστροφικές αρρώστιες.

Εκπληκτικές ομοιότητες

Συνεχιζόμενη έρευνα μπορεί επίσης να βοηθήσει στον καθορισμό αν πριόν αποτελούμενα από άλλες πρωτεΐνες παίζουν ρόλο σε κοινότερες νευροεκφυλιστικές παθήσεις, συμπεριλαμβανομένης της νόσου του Αλτσχάιμερ, της νόσου του Πάρκινσον και της αμυοτροφικής πλευρικής σκλήρυνσης. Υπάρχουν κάποιες έντονες οιμοιότητες σ’όλες αυτές τις διαταραχές. Όπως είναι επιβεβαιωμένο στις γνωστές πριονικές παθήσεις, και οι πιο διαδεδομένες αρρώστιες συνήθως εμφανίζονται σποραδικά, αλλά ενίοτε είναι οικογενειακές. Όλες επίσης είναι συνήθως ασθένειες της μέσης με μεγαλύτερης ηλικίας και χαρακτηρίζονται από παρόμοια παθολογία: Οι νευρώνες εκφυλίζονται, πρωτεϊνικές αποθέσεις μπορούν να συσσωρευθούν ως πλάκες, και τα γλοιακά κύτταρα (τα οποία υποστηρίζουν και τρέφουν τα νευρικά κύτταρα) γίνονται μεγαλύτερα ως αντίδραση της καταστροφής των νευρώνων.

Εκπληκτικά, σε καμία απ’αυτές τις διαταραχές τα λευκά αιμοσφαίρια–αυτοί οι πανταχού παρόντες πολεμιστές του ανοσοποιητικού συστήματος–δε διηθούν τον εγκέφαλο. Εάν εμπλεκόταν κάποιος ιός σ’αυτές τις ασθένειες, θ’αναμενόταν να εμφανίζονται λευκά αιμοσφαίρια. Πρόσφατα ευρήματα στη μαγιά ενθαρρύνουν την υπόθεση ότι θα μπορούσαν να υπάρχουν πριόν άσχετά σε αλληλουχία αμινοξέων με την PrP. Ο Reed B. Wickner των NIH αναφέρει ότι μια πρωτεΐνη αποκαλούμενη Ure2p μπορεί ενίοτε ν’αλλάξει το σχήμα της, επηρεάζοντας έτσι τη δραστηριότητά της στο κύτταρο. Στο ένα σχήμα, η πρωτεΐνη είναι ενεργή` στο άλλο, η πρωτεΐνη σωπαίνει. Οι συγκεντρωμένες μελέτες που περιγράφονται εδώ υποστηρίζουν επιστικά ότι το πριόν είναι μια εντελώς νέα ομάδα λοιμογόνου παθογόνου κι ότι οι πριονικές παθήσεις προκαλούνται από ανωμαλίες της πρωτεϊνικής διάρθρωσης. Εάν οι αλλαγές στο πρωτεϊνικό σχήμα είναι υπεύθυνες για κοινότερες νευροεκφυλιστικές παθήσεις, όπως η νόσος του Αλτσχάιμερ, παραμένει άγνωστο, αλλ’είναι ένα ενδεχόμενο που δε θα πρέπει να αγνοηθεί.

Box: ένα πειστικό πείραμα

Αρκετές μελέτες έχουν δείξει ότι πριόν συντεθημένα μόνο από PrP είναι ικανά να μετάγουν μόλυνση από το ένα ζώο στο άλλο. Σ’ένα τέτοιο πείραμα, ο συγγραφέας και οι συνεργάτες του δημιούργησαν ποντίκια που έφεραν πολλά αντίγραφα ενός μεταλλαγμένου γονιδίου PrP; αυτά τα ζώα έκαναν υψηλά επίπεδα μεταλλαγμένης PrP, μέρος της οποίας φαίνεται να υιοθέτησε το σχήμα της τρομώδους νόσου. Τελικά όλα τα ποντίκια έδειξαν σημεία εγκεφαλικής βλάβης και πέθαναν.

Έπειτα οι ερευνητές έβαλαν με ένεση εγκεφαλικό ιστό από τα άρρωστα ζώα σε γενετικά τροποποιημένα ποντίκια που έκαναν χαμηλά επίπεδα της ίδιας μεταλλαγμένης πρωτεΐνης PrP. Τέτοια ποντίκια επιλέχθηκαν ως λήπτες, διότι η PrP της τρομώδους νόσου έλκεται περισσότερο σε μόρια της Prp που έχουν την ίδια σύσταση. Τα μη ενοφθαλμισμένα ποντίκια δεν αρρώστησαν (καταδεικνύοντας ότι η παραγωγή χαμηλών επιπέδων της προβληματικής πρωτεΐνης ήταν ασφαλής), αλλά πολλά από τα ενοφθαλμισμένα πέθαναν. Επιπλέον, εγκεφαλικός ιστός μεταφερμένος από τους άρρωστους λήπτες στους υγείείς αναλόγους τους προκάλεσε πάλι ασθένεια. Αν η προβληματική πρωτεΐνη δε μπορούσε να μεταδώσει μόλυνση, κανένα από τα ενοφθαλμισμένα ζώα δε θα είχε αρρωστήσει.

——————————————————————————–

Ο Stanley B. Prusiner είναι καθηγητής νευρολογίας και βιοχημείας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στη Σχολή της Ιατρικής στο Σαν Φρανσίσκο. Είναι μέλος της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, του Ινστιτούτου Ιατρικής και της Αμερικανικής Ακαδημίας Τεχνών κι Επιστημών. Έχει κερδίσει πολλά βραβεία για την έρευνά του στα πριόν, πιο πρόσφατα το Βραβείο Βασικής Ιατρικής Έρευνας Albert Lasker και το Βραβείο Paul Ehrlich. Αυτό είναι το δεύτερό του άρθρο για το Scientific American.

Διαβάστε επιπλέον

Scrapie Disease In Sheep. Herbert B. Parry. Edited by D. R. Oppenheimer. Academic Press, 1983.

Molecular Biology Of Prion Diseases. S. B. Prusiner in «Science,» Vol. 252, pages 1515-1522; June 14, 1991.

Prion Diseases Of Humans And Animals. Edited by S. B. Prusiner, J. Collinge, J. Powell and B. Anderton. Ellis Horwood, 1992.

Fatal Familial Insomnia: Inherited Prion Diseases, Sleep, And The Thalamus. Edited by C. Guilleminault et al. Raven Press, 1994.

Molecular Biology Of Prion Diseases. Special issue of «Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series B,» Vol. 343, No. 1306; March 29, 1994.

Structural Clues To Prion Replication. F. E. Cohen, K.-M. Pan, Z. Huang, M. Baldwin, R. J. Fletterick and S. B. Prusiner in «Science,» Vol. 264, pages 530-531; April 22, 1994.

Scientific American Ιανουάριος 1995 τόμος 272 αριθμός 1 αριθμός σελίδων 48-57. Scientific American (ISSN 0036-8733) εκδίδεται μηνιαία από τη Scientific American, Inc., 415 Madison Avenue, Νέα Υόρκη, N.Y. 10017-1111.

Όπως είπα και στην αρχή της δημοσίευσής μου, μετά τη δημοσίευση αυτού του άρθρου στο Scientific American έγιναν μερικές σημαντικότατες εξελίξεις. Εάν ο συγγραφέας έγραφε το άρθρο ένα μόνο χρόνο μετά, θα προλάβαινε τη νέα διαπίστωση ότι τελικά η σπογγώδης εγκεφαλοπάθεια των βοοειδών (σεβ) πέρασε στους ανθρώπους. Πρώτα όμως να διαλευκάνω λίγους όρους: Η πρωτεϊνική διάρθρωση (conformation) είναι το σχήμα που παίρνει η πρωτεΐνη. Το σχήμα της καθορίζεται από τις αλληλεπιδράσεις των πλευρικών ομάδων των διαφόρων αμινοξέων μεταξύ τους, και μπορεί να είναι πολύ σύνθετο ή να μεταβάλλεται. Ο ενοφθαλμισμός (inoculation) είναι ο εμβολιασμός και χρησιμοποιείται στον επιστημονικό λόγο για την τοποθέτηση κάποιου παράγοντα σ’έναν οργανισμό. Αρχικά σήμαινε τον εμβολιασμό ενός οφθαλμό από ένα φυτό σε άλλο, όπως και η λέξη «εμβολιασμός», αργότερα η έννοιά του επεκτάθηκε.

Το 1996 λοιπόν οι χειρότεροι φόοβι αρκετών ειδικών επιβεβαιώθηκαν. Εμφανίστηκαν απότομα κρούσματα Κρόιτσφελντ-Γιάκομπ σε μικρότερες ηλικίες (μέσος όρος τα 28 έτη, αργότερα όμως εντοπίστηκαν κρούσματα έως και 79 ετών, αλλά και έφηβοι έως τα 16) και με διαφορετική συμπτωματολογία. Οι ασθενείς είχαν μακρά περίοδο συμπτωμάτων (μέσος όρος 14 μήνες, ενώ στην κλασική μορφή 5-6), με αρχικά ψυχιατρικά συμπτώματα όπως κατάθλιψη και άγχος και ίσως σωματικές ενοχλήσεις, που διαρκούσαν αρκετούς μήνες. Έπειτα εμφανίζονταν παραληρητικές ιδέες, ψύχωση, προβλήματα μνήμης και σύγχυση, αταξία και τρόμος, ενώ αργότερα σοβαρότατη αταξία, άνοια, και τελικά ακινητική αλαλία, κώμα και θάνατος. Αντίθετα η σποραδική μορφή παρουσιάζει γρηγορότερη πορεία με ταχείας εξελίξεως άνοια, μπορεί και με ψυχιατρικές διαταραχές, ίσως οπτικές διαταραχές, αταξία, μυοκλονικοί σπασμοί, ακινητική αλαλία, κώμα και θάνατο. Η νευροπαθολογική εικόνα ήταν επίσης πολύ διαφορετική – η πρωτεΐνη πριόν ήταν κατανεμημένη σχεδόν παντού στον εγκέφαλο, και σχεδόν πάντοτε υπήρχαν αμυλοειδείς πλάκες, ενώ στην κλασική μορφή τέτοιες πλάκες είναι λιγότερο κοινές. Ενδιαφέρον παρουσιάζουν πλάκες που παρατηρούνται περιτριγυρισμένες από μικρές οπές,κάπως σε σχήμα άνθους, που ονομάστηκαν ανθοειδείς πλάκες
(florid plaques).
Τέτοιες πλάκες παρατηρούνται επίσης στη νόσο Γκέρστμαν-Στράουσλερ-Σάινκερ και στο κούρου, αλλά σπανιότατα στην κλασική Κρόιτσφελντ-Γιάκομπ.
Η συνήθως μικρότερη ηλικία έναρξης, τα παρόμοια συμπτώματα και νευροπαθολογία με τη σεβ, και η ύπαρξη των περισσότερων κρουσμάτων στη Βρετανία σύντομα μετά το ξέσπασμα της σεβ, υποψίασαν τους επιστήμονες για το ενδεχόμενο σύνδεσης. Σύντομα με μελέτη του συγκεκριμένου στελέχους της πρωτεΐνες και δοκιμές σε κανονικά και ανθρώπινα διαγονιδιακά (που ασθενούσαν ως άνθρωποι αφού παρήγαγαν την ανρώπινη πρωτεΐνη) ποντίκια με σεβ και νέα παραλλαγή, που έδωσαν παρόμοια ευρήματα, ο φόβος τελικά επιβεβαιώθηκε.
Ο φόβος έτσι κορυφώθηκε παντού, και τοτε ήταν περίπου που οι πολλές ειδήσεις για τις τρελές αγελάδες έφτασαν κι εδώ. Πολλί αυτών που πέθαναν ήταν σχετικά νέοι παραγωγικότατης ηλικίας, κι αυτό εύλογα τρόμαξε ακόμα περισσότερο τον κόσμο. Αρκετοί κατηγόρησαν τη Βρετανική κυβέρνηση ότι επί τόσα χρόνια συγκάλυπτε την υπόθεση, για να προστατεύσει την επιχείρηση του βοδινού. Και πράγματι η κυβέρνηση από το 1986, οπότε η νόσος πρωτοεμφανίστηκε μέχρι το 1988 δεν έκανε απολύτως τίποτα, ενώ τα ισχυρότερα μέτρα τα είχε πάρει από το 1990 με την αφαίρεση των υλικών ειδικού κινδύνου από την ανθρώπινη κατανάλωση, όπως εγκέφαλοι και νωτιαίοι μυελοί. Το 1996, με την ανακοίνωση των πρώτων ανθρώπινων κρουσμάτων, η ΕΕ καθυστερημένα απαγόρευσε τις εισαγωγές βοδινού από την Αγγλία. Εντωμεταξύ όμως αρκετοί άλλοι άνθρωποι πέθαιναν από τη νέα παραλλαγή στις χώρες που εισήγαγαν κρέας απ’την Αγγλία, ή άνθρωποι που έμειναν στην Αγγλία για μεγάλο διάστημα. Στην Ελλάδα δεν είχαμε κανένα ανθρώπινο κρούσμα, μόνο ένα σεβ το 2001, που κι αυτό σίγουρα θα διέφευγε της προσοχής εάν δεν εφαρμόζαμε κάπως καλά το ευρωπαΪκό πρόγραμμα.
Ο αριθμός των κρουσμάτων κορυφώθηκε το 2000, οπότε μόνο στη Βρετανία πέθαναν 22 άτομα. Σήμερα έχει πέσει στους 1-2 το χρόνο, σχεδόν μόνο στη Βρετανία, ενώ κι ο αριθμός των τρελών αγελάδων μειώθηκε δραματικά κοντά στις 9 το χρόνο λόγω της απαγόρευσης χρήσεως ζωικής πρωτεΐνης για ζωοτροφή.
Δείτε
στον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας
για περισσότερα για τη νέα παραλλαγή της νόσου Κρόιτσφελντ-Γιάκομπ.

Η νέα παραλλαγή είναι στην πραγματικότητα τόσο διαφορετική μορφή από την κλασική όσο και το κούρου ή η νόσος Γκέρστμαν-Στράουσλερ-Σάινκερ. Άλλοι απλώς προτιμούν να ταξινομούν τις διάφορες κύριες παραλλαγές ως ξεχωριστές ασθένειες, ενώ άλλοι ως απλά υποπαραλλαγές του Κρόιτσφελντ-Γιάκομπ, το οποίο με τη σειρά του ανήκει στην ευρύτερη ομάδα των σπογγωδών εγκεφαλοπαθειωών των ζώων. Έως το 2011 έχουν καταγραφεί περίπου 230 κρούσματα της νέας παραλλαγής, ο αριθμός όμως θά’ναι κανονικά υψηλότερος για το λόγο ότι μερικά δεν εξετάζονται νευροπαθολογικά και θεωρούνται απλά ‘πιθανά’.

Ακόμα μεγαλύτερος πανικός δημιουργήθηκε ύστερα από νέες τρομακτικές διαπιστώσεις στη διαγνωστική. Βρέθηκε λοιπόν ότι το πριόν μπορεί να βρεθεί σε μεγάλα ποσά σε όργανα του λεμφικού συστήματος, όπως οι αμυγδαλές κι ο σπλήνας, και η
βιοψία των αμυγδαλών
εντάχθηκε γρήγορα στις διαγνωστικές μεθόδους ως ένα πολύ αξιόπιστο τεστ. Παρόμοια λεμφική κατανομή του πριόν εμφανίζεται και στην τρομώδη νόσο και στη χρόνια εξασθενητική νόσο, και πιθανόν είναι χαρακτηριστικό όλων των επίκτητων πριονικών παθήσεων. Αντίθετα η σποραδική μορφή σπάνια εμφανίζει τόσο εκτεταμένη εξάπλωση της πρωτεΐνης. Αυτό γέννησε εύλογες ανησυχίες για την ασφάλεια του αίματος και των οργάνων, δεδομένου ότι πολλοί από τους πάσχοντες ήταν πρώην αιμοδότες. Τελικά κι αυτή η ανησυχία επιβεβαιώθηκε με την ανίχνευση της παθολογικής πρωτεΐνης στο αίμα, ενώ πρόσφατα το 2011 έγινε και
γρήγορο αιματολογικό τεστ
ανίχνευσης της πρωτεΐνης, που ακόμα όμως δε χρησιμοποιείται ευρέως. Έως τώρα τέσσερα κρούσματα νέας παραλλαγής έχουν συνδεθεί με
μετάγγιση αίματος.
Ως προστατευτικό μέτρο στη Βρετανία το αίμα λευκαφαιρείται, δηλαδή αφαιρούνται τα λευκά αιμοσφαίρια, που πιθανόν φέρουν μεγαλύτερα ποσά της πρωτεΐνης. Στην πραγματικότητα δεν είναι μόνο το αίμα ή τα όργανα που ενέχουν κινδύνους, αλλά και εμβόλια, ορμόνες κι άλλα φάρμακα που παράγονται από βοοειδή. Σήμερα βέβαια με τον περιορισμό της ασθένειας ο κίνδυνος είναι απειροελάχιστος.

Έτσι από την αρχική άποψη ότι υπάρχουν συγκεκριμένοι ιστοί υψηλού κι άλλοι πολύ χαμηλού έως μηδενικού κινδύνου φτάσαμε, με μελέτες σε διάφορους ιστούς και υγρά πολλών ειδών με διάφορες πριονικές παθήσεις, στο συμπέρασμα ότι δεν υπάρχει ιστός ή μέρος στο σώμα χωρίς πριόν, με εξαίρεση προφανώς την εξωτερική επιφάνεια του σώματος, αν και γι’αυτό υπάρχουν αμφιβολίες. Για παράδειγμα,
το χνούδι των κεράτων προσβεβλημένων με χρόνια εξασθενητική νόσο ελαφιών φέρει την πρωτεΐνη.
Ούτε επίσης
υπάρχει ασφαλείς δόσει πριόν
όπως πίστευαν αρχικά, δηλαδή κάτω από ένα συγκεκριμένο όριο δόσεις να μην υπάρχει κίνδυνος ασθένειας, αλλά η πιθανότητα εμφάνισης συμπτωμάτων στη ζωή του ασθενούς απλά μειώνεται αναλογικά με τη μείωση της δόσης.

Χάρη στην εντατική παρακολούθηση των σπογγωδών εγκεφαλοπαθειών εξαιτίας της σεβ, εντοπίστηκαν και κάποιες άτυπες μορφές στις αγελάδες και στα αιγοπρόβατα, που προκαλούν ακόμα μεγαλύητερη ανησυχία. Τέτοια κρούσματα περιγράφηκαν στην Ευρώπη, στην Ιαπωνία, στην Αμερική (το τέταρτο κρούσμα σεβ στις ΗΠΑ είναι πολύ πρόσφατο),
αλλά και
στην Αυστραλία
και
στη Νέα Ζηλανδία
εντοπίστηκαν πρόβατα με άτυπη τρομώδη νόσο, σε προβατοτροφικές χώρες που υποτίθεται πως την εξάλειψαν. Η άτυπη τρομώδης νόσος με την κυριότερη παραλλαγή τη nor98 (από το νορβιγικό 1998) φαίνεται να είναι συνήθως σποραδική σε ζώα μεγάλης ηλικίας όμως να μεταδίδεται ευκολότερα σε περισσότερα είδη, εγείροντας ανησυχίες και για μας. Ακόμα πιο ανησυχιτικές όμως είναι οι άτυπες μορφές της σεβ, ο τύπος η κι ο τύπος λ, οι οποίες μεταδίδονται πολύ ευκολότερα στα τρωκτικά, και μάλιστα ο τύπος λ έχει μεταδοθεί σε διαγονιδιακά ποντίκια με το ανθρώπινο PrP γονίδιο, αλλά και σε πρωτεύοντα, με πολύ βραχύτερη επώαση από την κλασική σεβ και συμπτωματολογία και νευροπαθολογία παρόμοια με ορισμένες περιπτώσεις υποτιθέμενου σποραδικού Κρόιτσφελντ-Γιάκομπ (περισσότερα και πηγές θα βρείτε στον παραπάνω σύνδεσμο για το τέταρτο κρούσμα άτυπης σεβ στις ΗΠΑ). Ίσως τελικά κάποιες σποραδικές περιπτώσεις να προέρχονται από εξωτερική μόλυνση. Και όπως φαίνεται θα είναι πολύ δύσκολη η εξάλειψη των άτυπων μορφών στα ζώα, γιατί μάλλον οι περισσότερές τους είναι σποραδικές σε άτομα μεγαλύτερης ηλικίας, και κανένας περιορισμός δεν πρόκειται να τις εξαλείψει εντελώς. Το μόνο χρήσιμο μέτρο θά’ταν ο υποχρεωτικός έλεγχος των ζώων μεγαλύτερης ηλικίας, κάτι που σε πολλές χώρες δε γίνεται (εμείς εννοείται πως ανήκουμε εδώ, λίγο λιγότερο και οι ΗΠΑ, ενώ η Γερμανία, η Αγγλία και η Ιαπωνία ελέγχουν αυστηρά).

Πάντως η άποψη ότι η σεβ προήλθε από την τρομώδη νόσο των αιγοπροβάτων πλέον δεν υποστηρίζεται από πολλούς. Πιθανότατα η επιδημία ξεκίνησε από ένα μόνο σποραδικό κρούσμα, το οποίο κατέληξε να γίνει πρωτεΐνικό συμπλήρωμα. Η πειραματική μετάδοση τρομώδους νόσου στα βοοειδή δεν προκάλεσε ακριβώς το ίδιο σύνδρομο. Από την άλλη, τα πρόβατα μολυσμένα με τη σεβ παρουσιάζουν συμπτώματα κοντινά στη δική τους έκδοση της σπογγώδους εγκεφαλοπάθειας, το πριόν τους όμως μπορεί να μεταδοθεί πολύ ευκολότερα σ’άλλα είδη, όπως και με τη σεβ.

Ωστόσο κάποιες πριονικές παθήσεις έχουν εξαλειφθεί. Η παραλλαγή κούρου της Νέας Γουινέας είχε το τελευταίο της θύμα το 2008, κι από τότε θεωρήειται πως πλέον έχει εξαφανιστεί. Η μεταδόσιμη εγκεφαλοπάθεια των ικτίδων είχε το τελευταίο της ξέσπασμα στις ΗΠΑ το 1980, ενώ η σπογγώδης εγκεφαλοπάθεια των αιλουροειδών, η οποία παρεμπιπτόντως προήλθε από τη σεβ και είχε το πρώτο κρούσμα το 1990, το οποίο όμως δεν προσέλκυσε μεγάλη προσοχή, εξαλείφθηκε το 2001, αφού είχε πλήξει περίπου 110 γάτες και μεγαλύτερα αιλουροειδή ζωολογικών κήπων, κυρίως στη Βρετανία.

Από την άλλη η χρόνια εξασθενητική νόσος των ελαφιών και των άλκεων στη Βόρεια Αμερική εξαπλώνεται συνεχώς, και ως τώρα δεν υπάρχει κανένας τρόπος περιορισμού της. Η νόσος αυτή δεν είναι απλώς μεταδόσιμη, είναι κανονικότατα
μεταδοτική,
μεταδιδόμενη μέσω του περιβάλλοντως όπου έχουν συσσωρευθει πριόν από σωματικές εκρίσεις και νεκρά ζώα στα υγιή. Ίσως απειλεί τα αιλουροειδή πούμα, εχθρούς των ελαφιών, αφού η πάθηση
έχει μεταδοθεί πειραματικά σε γάτες.
Οι λύκοι ωστόσο φαίνονται ανθεκτικότεροι, μιας και η
PrP του συγγενικού σκύλου
σύμφωνα με μελέτη αντέχει αρκετά στη μεταβολή. Η πιθανότητα μεταδοσιμότητας στον άνθρωπο είναι κάπως υψηλότερη απ’αυτήν της τρομώδους νόσου, όχι όμως και τεράστια. Παρόλα αυτά έχουν εντοπιστεί κρούσματα Κρόιτσφελντ-Γιάκομπ σε κυνηγούς μικρότερης ηλικίας από το αναμενόμενο, που όμως δε μπορούν με ασφάλεια να αποδοθούν στη χρόνια εξασθενητική νόσο.

Ο κίνδυνος της τρομώδους νόσου δεν είναι κι αυτός μηδαμινός. Αν και εργαστηριακά η μετατροπή της ανθρώπινης PrP απ’αυτήν του προβάτου είναι αρκετά αναποτελεσματική, έχει επιτευχθεί σπάνια
μόλυνση πρωτευόντων.
Επιπλέον σε ορισμένες προβατοτροφικές περιοχές, όπως η Σλοβακία, η Τουρκία, αλλά
και η Κρήτη,
τα ποσοστά εμφάνισης Κρόιτσφελντ-Γιάκομπ είναι υψηλότερα από το αναμενόμενο, ακόμα κι αν εξαιρέσουμε τις οικογενειακές περιπτώσεις που σ’αυτούς τους πληθυσμούς είναι επίσης περισσότερες. Ακόμα η πιθανότητα σποραδικής Κρόιτσφελντ-Γιάκομπ ίσως είναι ελαφρώς υψηλότερη σε καταναλωτές αρνιού. Από την άλλη, στην Ισλανδία όπου ενδημεί η τρομώδεις νόσος (κι εκεί πάνω εκτρέφουν πρόβατα), δεν παρατηρείται καμία αύξηση του ποσοστού Κρόιτσφελντ-Γιάκομπ.

Η πρωτεΐνη πριόν έχει πλέον βρεθεί σ’όλα τα σπονδυλωτά. Παρουσιάζει σχετικά μεγάλη σταθερότητα στη δομή της
μεταξύ των διάφορων ομοταξιών,
ενώ στα θηλαστικά η διαφοροποίησή της ανάλογα με το είδος είναι μικρή, υποδηλώνοντας ότι θά’χει κάποια σημαντική λειτουργία. Οι παραπάνω μελέτες με τα ποντίκια στο άρθρο δε βρήκαν τίποτα, όμως μελέτες
σε ψάρια
έδειξαν πως η πρωτεΐνη αυτή παίζει σημαντικό ρόλο στην διακυτταρική επικοινωνία και ένωση κατά την εμβρυική ανάπτυξη. Επίσςης μεταγενέστερες μελέτες στα ποντίκια έδειξαν πως ίσως παίζει ρόλο στην ενίσχυση της μνήμης και
στην όσφρηση.
Ακόμα πάνω της προσδέονται πολύ εύκολα τα μόρια του χαλκού, υποδηλώνοντας χρησιμότητα για το μεταβολισμό αυτού του μετάλλου.

Το σχήμα της πρωτεΐνης
έχει πλέον προσδιοριστεί
με τη μικροσκοπία. Ο κύριος κορμός της είναι σφαιρικός, με τρεις α έλικες και δύο β πτυχωτούς κλώνους. Αντίθετα, η παθολογική μορφή είναι δύσκολο να προσδιοριστεί, διότι σχεδόν πάντοτε συναντάται σε μορφή αδιάλυτων συσσωματωμάτων. Πάντως είναι γνωστο ότι κυρίως αποτελείται από β πτυχωτές επιφάνειες, και σχεδόν καθόλου α έλικες. Η πρωτεΐνη συναντάται προσδεδεμένη στις κυτταρικές μεμβράνες μ’έναν υδατάνθρακα, γι’αυτό και θεωρείται γλυκοπροτεΐνη.

Όσον αφορά τη μαγιά που αναφέρθηκε στο τέλος, έχω ν’αναφέρω πως πρωτεΐνες με συμπεριφορά πριόν ανακαλύφθηκαν
και στους μύκητες,
κυρίως στο μοντέλο οργανισμό της μαγιάς Saccharomyces cerevisiae. Εδώ δεν προκαλούν απαραίτητα ασθένεια, και μπορεί μάλιστα ορισμένες φορές να προσφέρουν πλεονεκτήματα σε όσους τις φέρουν.

Τέλος οι υποθέσεις του συγγραφέα για τη φύση των κοινότερων νευροεκφυλιστικών παθήσεων έχουν πλέον επιβεβαιωθεί. Όλες αυτές οι νόσοι έχουν να κάνουν με συσσώρευση κακοδιπλωμένων πρωτεϊνών στον εγκεφαλικό ιστό, οι οποίες επηρεάζουν τις γειτονικές τους ώστε να πάρουν το αδιάλυτο, καταστρεπτικο σχήμα. Πέρα απ’αυτό το κοινό, είναι και μεταδόσιμες. Το Αλτσχάιμερ
έχει μεταδοθεί σε πάνω από μια μελέτη στα ποντίκια,
ενώ το Πάρκινσον, αν κι ως τώρα δε μεταδιδόταν σε ζωντανό οργανισμό, ήταν γνωστό ότι
μολύνει και τελικά καταστρέφει
τα βλαστοκύτταρα που μεταμοσχεύονται στους εγκεφάλους ασθενών προς θεραπεία. Πρόσφατα όμως μεταδόθηκε στα ποντίκια.
Και δεν είναι μόνο οι νευροεκφυλιστικές παθήσεις που έχουν αυτήν τη συμπεριφορά` παρομοίως μεταδίδονται κι άλλες αμυλοειδώσεις, ασθένειες δηλαδή που προκαλούνται από τη συσσώρευση αμυλοειδούς, αδιάλυτης κακοδιπλωμένης πρωτεΐνης, σε διάφορα όργανα του σώματος. Τέτοιες ασθένειες ίσως μεταδίδονται
ακόμα κι απ’τη διατροφή με φαινομενικά μη επικίνδυνα τρόφιμα.

Επομένως, το αμυλοειδές, κι όχι μόνο το πριόν, είναι ένας νέος μολυσματικός παράγοντας που μόλις τώρα αρχίζει ν’αναγνωρίζεται.

Advertisements