Gen CCR5, jako klucz do chorób
Modyfikacja genetyczna CCR5 CRISPR-Cas9
Gen CCR5, jako klucz do chorób

CCR5-delta32 jest mutacją genu, która objawia się tylko u 1% mieszkańców Ziemi. Osoby posiadające w obu allelach tę mutację są odporne na choroby, takie jak ospa, dżuma i HIV. U osób, u których jest tylko jedna kopia tej mutacji (20% ludności świata) występuje ryzyko zarażenia się wirusem HIV, ale w mniejszym stopniu niż u innych.

IS
Autor: Illia Shrubkovskyi 02 cze 2021 / / Edycja: Iza Kołodziejczyk
Kategoria: genetyka bioetyka biotechnologia zdrowie
Tagi:
eyam
dżuma
hiv
aids
ccr5
modyfikacja człowieka

Paradoks angielskiej wioski Eyam

We wrześniu 1665 r. George Viccars, krawiec z małej, środkowo-angielskiej wioski Eyam (Wielka Brytania), otrzymał przesyłkę z Londynu, w której znajdowały się pchły zarażone dżumą. Cztery dni później Viccars zmarł. Pod koniec miesiąca pięciu kolejnych mieszkańców wsi zachorowało. Spanikowana miejscowość zwróciła się do swojego władcy, który przekonał ich do nałożenia kwarantanny na całą wioskę, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się bakterii w regionie. Dopiero rok później pierwsi podróżni wyruszyli do Eyam, spodziewając się zastania „miasta duchów”. Jednak okazało się, że połowa miasta przetrwała. W niewiadomy sposób osoby, które miały bliski kontakt z bakterią nigdy nie zachorowały. Na przykład Elizabeth Hancock pochowała sześcioro dzieci i męża w ciągu tygodnia, ale sama nie zachorowała. Wiejski grabarz zajmował się pochowaniem setek trupów, ale sam także przeżył. Dżuma spowodowała śmierć 30-60% ludności Europy. Pozostało tajemnicą jednak tajemnicą w jaki sposób niektóre osoby umknęły „czarnej śmierci”.

Wspólne cechy AIDS i dżumy

Z czasem pojawiła się nowa nieuleczalna choroba – AIDS. Wraz z nią powstała potrzeba badań w tym zakresie. Na ten moment poziom technologii istotnie różni się od metod stosowanych w średniowieczu. Dzięki temu, w dosyć szybkim tempie naukowcom udało się zidentyfikować wirus, jego właściwości oraz molekularne mechanizmy, powodujące zarażenie i przebieg choroby. Odkryto, że dżuma ma podobne do HIV działanie na organizm człowieka. W obu przypadkach drobnoustroje   rozmnażają się bowiem w komórkach odpornościowych. 

Później okazało się jednak, że zarówno w przypadku AIDS jak dżumy, niektóre osoby wykazują odporność. Badając różnicę pomiędzy chorymi a zdrowymi, naukowcy ostatecznie zwrócili uwagę na gen CCR5. Na jego podstawie produkowane jest białko, które jest jednym z receptorów beta-chemokin i odgrywa ważną rolę w reakcji zapalnej organizmu, powstającej w odpowiedzi na zakażenie. Pewna mutacja genu, a konkretnie delecja 32 pary zasad, powoduje poważną zmianę struktury białka i narusza jego właściwości adhezyjne. Praca nad wirusem HIV i zmutowaną forma genu CCR5, zwaną „delta 32” pomogła w znalezieniu odpowiedzi na stosunkowo dużą ilość pytań. W 1996 r. odkryto, że delta 32 zapobiega przedostawaniu się wirusa HIV do komórek ludzkich i infekowaniu organizmu. Sugerując podobny mechanizm działania dżumy zostało eksperymentalnie potwierdzone, że mutacja ta chroni przed „czarną śmiercią” tak samo, jak przed HIV.  

Dzięki takim wynikom udało się poszerzyć wiedzę o tych zakaźnych chorobach, ustalić najbardziej prawdopodobny powód przetrwania niektórych mieszkańców wioski Eyam. Poza tym wysunięto hipotezę, że w Europie jest stosunkowo większy odsetek ludności z CCR5 delta 32.  

Już dawno została wynaleziona szczepionka przeciwko dżumie, co niweluje zagrożenie tą chorobą. Natomiast HIV pozostaje nadal nierozwiązywalnym problemem. Niestety, wiedza o mutacji pomaga tylko w określeniu, które osoby są odporne na zakażenie HIV. Chociaż, później naukowcy wykorzystali zdobytą wiedzę podczas tworzenia terapii. 

Berliński pacjent

W 2007 roku miał miejsce kolejny przełom w historii terapii chorób wirusowych. U Timothy Ray Brown, pochodzącego z Seattle, rozpoznano wirus HIV. Po wielu latach walki z retrowirusem, w 2005 roku zdiagnozowano u niego ostrą białaczkę szpikową. Chemioterapia nie była skuteczna, a wirus tylko komplikował leczenie. Wtedy podjęto decyzję o przeszczepieniu szpiku z modyfikowanym CCR5Δ32. W wyniku terapii pacjent pozbył się nie tylko raka, ale i nieuleczalnego AIDS. Następne analizy okresowe wykazały nieobecność retrowirusa w organizmie pacjenta. Londyński pacjent miał podobną sytuację i został uleczony w taki sam sposób. Niestety, są i inne przypadki tej terapii, po której nie stwierdzono nieobecności HIV.

Lulu i Nana

W listopadzie 2019 roku chiński naukowiec He Jiankui zaprezentował światu kontrawersyjny eksperyment, który wywołał liczne dyskusje. Opracowanie polegało na tym, że badacze wybierali rodziny, w których jeden ze współmałżonków miał HIV i było to powodem nieposiadania dzieci. Etapy doświadczenia polegały na próbach zapłodnienia pozaustrojowego, nieco modyfikowanego. Na etapie zarodkowym, wykorzystując CRISPR/Cas9 naukowcy sztucznie wywołali mutację CCR5Δ32. Po dokonanej zmianie przeprowadzono diagnostykę preimplantacyjną. Genom zarodków został zsekwencjonowany dla potwierdzenia dokładności zmiany. W październiku albo na początku listopada 2018 roku przyszły na świat bliźniaczki, dziewczynki otrzymały pseudonimy Lulu i Nana, a tajemny eksperyment został opublikowany. 

Była to pierwsza oficjalna genetyczna modyfikacja człowieka, tym bardziej budząca zastrzeżenia, że przeprowadzona na dzieciach. Poza tym, w wyniku eksperymentu jedno z dzieci zyskało mutacje w obu allelach, natomiast drugie posiadało mutację w jednym allelu. Również istnieją formy wirusa, które wykorzystują inne receptory niż CCR5. Działania chińskiego badacza wywołały ostrą krytykę na całym świecie. Tamtejszy rząd zawiesił całą naukową działalność He Jiankui, a naukowcy zastanawiają się nad wykorzystaniem tej metody w genetycznej terapii przeciwko HIV w przyszłości. 

Ciemne i niewiadome strony CCR5 delta 32

Historia Lulu i Nany wywołała również dyskusje o innych wpływach mutacji delta 32 na organizm człowieka. Niektóre z badań wskazują na to, że osoby mające tę mutację są o 21% bardziej narażone na śmierć przed 76 rokiem życia. Poza tym delecja negatywnie wpływa na odporność organizmu człowieka na grypę, wirus Zachodniego Nilu, czy HCV. Nosiciele mutacji mogą mieć predyspozycje do chorób autoimmunologicznych, takich jak Crohna i cukrzycy I typu. Niektóre badania ujawniły, że CCR delta 32 może pomagać w regeneracji organizmu po uszkodzeniach fizycznych, polepsza pamięć i zdolność uczenia się. Jednakże należy poszerzyć wiedzę na temat wpływu CCR5 na zdrowie człowieka. 

Alcino Silva, neurolog, zajmujący się badaniami tej mutacji uważa, że blokowanie genu CCR5 jest podobne do usuwania hamulców w samochodzie – auto jedzie szybciej, ale jest wielkie ryzyko szkód. Z jednej strony proces ewolucyjny doprowadził do obecności tego genu u ludzi, a z drugiej strony istnieje ogromna liczba osób, które naturalnie posiadają uszkodzony gen CCR5. Tak więc nie ma odpowiedzi na pytanie co jest jednoznacznie lepsze? - Czy gdy jest on kompletny, czy gdy posiada mutację. Oba genetyczne warianty pomogły człowiekowi przetrwać przed konkretnymi wyzwaniami środowiska.

Polecane artykuły