Lyme: Η νόσος του Lyme, μια βακτηριακή λοίμωξη που μεταδίδεται από τα τσιμπούρια, επηρεάζει σχεδόν μισό εκατομμύριο ανθρώπους στις Ηνωμένες Πολιτείες κάθε χρόνο. Στις περισσότερες περιπτώσεις, τα αντιβιοτικά καθαρίζουν αποτελεσματικά τη μόλυνση, αλλά για ορισμένους ασθενείς, τα συμπτώματα παραμένουν για μήνες ή χρόνια. Ερευνητές στο MIT και στο Πανεπιστήμιο του Ελσίνκι ανακάλυψαν τώρα ότι ο ανθρώπινος ιδρώτας περιέχει μια πρωτεΐνη που μπορεί να προστατεύσει από τη νόσο του Lyme.
Βρήκαν επίσης ότι περίπου το ένα τρίτο του πληθυσμού φέρει μια γενετική παραλλαγή αυτής της πρωτεΐνης που σχετίζεται με τη νόσο του Lyme σε μελέτες συσχέτισης σε όλο το γονιδίωμα. Είναι άγνωστο πώς ακριβώς η πρωτεΐνη αναστέλλει την ανάπτυξη των βακτηρίων που προκαλούν τη νόσο του Lyme, αλλά οι ερευνητές ελπίζουν να αξιοποιήσουν τις προστατευτικές ικανότητες της πρωτεΐνης για να δημιουργήσουν κρέμες δέρματος που θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην πρόληψη της νόσου ή στη θεραπεία λοιμώξεων που δεν ανταποκρίνονται στα αντιβιοτικά. «Αυτή η πρωτεΐνη μπορεί να παρέχει κάποια προστασία από τη νόσο του Lyme και πιστεύουμε ότι υπάρχουν πραγματικές συνέπειες εδώ για μια προληπτική και πιθανώς θεραπευτική που βασίζεται σε αυτήν την πρωτεΐνη», λέει ο Michal Caspi Tal, κύριος ερευνητής στο Τμήμα Βιολογικής Μηχανικής του MIT και ένας από τους ανώτερους συγγραφείς της νέας μελέτης. Η Hanna Ollila, ανώτερη ερευνήτρια στο Ινστιτούτο Μοριακής Ιατρικής στο Πανεπιστήμιο του Ελσίνκι και ερευνήτρια στο Broad Institute του MIT και του Χάρβαρντ, είναι επίσης ανώτερη συγγραφέας της εργασίας, που δημοσιεύτηκε στο Nature Communications. Ο κύριος συγγραφέας της εργασίας είναι ο Satu Strausz, μεταδιδακτορικός στο Ινστιτούτο Μοριακής Ιατρικής του Πανεπιστημίου του Ελσίνκι.
Ένας εκπληκτικός σύνδεσμος
Η νόσος του Lyme προκαλείται συχνότερα από ένα βακτήριο που ονομάζεται Borrelia burgdorferi. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, αυτό το βακτήριο μεταδίδεται από κρότωνες που μεταφέρονται από ποντίκια, ελάφια και άλλα ζώα. Τα συμπτώματα περιλαμβάνουν πυρετό, πονοκέφαλο, κόπωση και ένα χαρακτηριστικό εξάνθημα στα μάτια. Οι περισσότεροι ασθενείς λαμβάνουν δοξυκυκλίνη, ένα αντιβιοτικό που συνήθως καθαρίζει τη μόλυνση. Σε ορισμένους ασθενείς, ωστόσο, συμπτώματα όπως κόπωση, προβλήματα μνήμης, διαταραχή ύπνου και πόνοι στο σώμα μπορεί να επιμείνουν για μήνες ή χρόνια. Ο Tal και ο Ollila, που ήταν μαζί μεταδιδάκτορες στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ, ξεκίνησαν αυτή τη μελέτη πριν από μερικά χρόνια με την ελπίδα να βρουν γενετικούς δείκτες ευαισθησίας στη νόσο του Lyme. Για το σκοπό αυτό, αποφάσισαν να εκτελέσουν μια μελέτη συσχέτισης σε όλο το γονιδίωμα (GWAS) σε ένα φινλανδικό σύνολο δεδομένων που περιέχει αλληλουχίες γονιδιώματος για 410.000 άτομα, μαζί με λεπτομερείς πληροφορίες για το ιατρικό τους ιστορικό. Αυτό το σύνολο δεδομένων περιλαμβάνει περίπου 7.000 άτομα που είχαν διαγνωστεί με τη νόσο του Lyme, επιτρέποντας στους ερευνητές να αναζητήσουν γενετικές παραλλαγές που βρέθηκαν πιο συχνά σε άτομα που είχαν τη νόσο Lyme, σε σύγκριση με εκείνους που δεν είχαν. Αυτή η ανάλυση αποκάλυψε τρία χτυπήματα, συμπεριλαμβανομένων δύο που βρέθηκαν σε μόρια του ανοσοποιητικού που είχαν προηγουμένως συνδεθεί με τη νόσο του Lyme. Ωστόσο, το τρίτο τους χτύπημα ήταν μια πλήρης έκπληξη – μια εκκριτοσφαιρίνη που ονομάζεται SCGB1D2. Οι εκκριτοσφαιρίνες είναι μια οικογένεια πρωτεϊνών που βρίσκονται σε ιστούς που επενδύουν τους πνεύμονες και άλλα όργανα, όπου παίζουν ρόλο στις ανοσολογικές αποκρίσεις στη μόλυνση. Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι αυτή η συγκεκριμένη εκκριτοσφαιρίνη παράγεται κυρίως από κύτταρα στους ιδρωτοποιούς αδένες. Για να ανακαλύψουν πώς αυτή η πρωτεΐνη μπορεί να επηρεάσει τη νόσο του Lyme, οι ερευνητές δημιούργησαν κανονικές και μεταλλαγμένες εκδόσεις του SCGB1D2 και τις εξέθεσαν σε Borrelia burgdorferi που αναπτύχθηκε στο εργαστήριο. Διαπίστωσαν ότι η κανονική εκδοχή της πρωτεΐνης ανέστειλε σημαντικά την ανάπτυξη της Borrelia burgdorferi. Ωστόσο, όταν εξέθεσαν βακτήρια στη μεταλλαγμένη εκδοχή, απαιτούνταν διπλάσια ποσότητα πρωτεΐνης για την καταστολή της βακτηριακής ανάπτυξης. Στη συνέχεια, οι ερευνητές εξέθεσαν βακτήρια είτε στην κανονική είτε στη μεταλλαγμένη παραλλαγή του SCGB1D2 και τα έκαναν ένεση σε ποντίκια. Τα ποντίκια στα οποία έγινε ένεση με τα βακτήρια που εκτέθηκαν στη μεταλλαγμένη πρωτεΐνη μολύνθηκαν με τη νόσο του Lyme, αλλά τα ποντίκια στα οποία έγινε ένεση με βακτήρια που εκτέθηκαν στην κανονική έκδοση του SCGB1D2 δεν μολύνθηκαν. “Στην εφημερίδα δείχνουμε ότι παρέμειναν υγιή μέχρι τη 10η ημέρα, αλλά παρακολουθήσαμε τα ποντίκια για περισσότερο από ένα μήνα και δεν μολύνθηκαν ποτέ. Αυτό δεν ήταν καθυστέρηση, ήταν τελεία. Αυτό ήταν πραγματικά συναρπαστικό”, λέει ο Tal .
Πρόληψη μόλυνσης
Αφού οι ερευνητές του MIT και του Πανεπιστημίου του Ελσίνκι δημοσίευσαν τα αρχικά τους ευρήματα σε έναν διακομιστή προεκτύπωσης, ερευνητές στην Εσθονία αναπαρήγαγαν τα αποτελέσματα της μελέτης συσχέτισης σε όλο το γονιδίωμα, χρησιμοποιώντας δεδομένα από την Εσθονική Βιοτράπεζα. Αυτά τα δεδομένα, από περίπου 210.000 άτομα, συμπεριλαμβανομένων 18.000 με νόσο του Lyme, προστέθηκαν αργότερα στην τελική μελέτη Nature Communications. Οι ερευνητές δεν είναι ακόμη σίγουροι πώς το SCGB1D2 αναστέλλει την ανάπτυξη βακτηρίων ή γιατί η παραλλαγή είναι λιγότερο αποτελεσματική. Ωστόσο, διαπίστωσαν ότι η παραλλαγή προκαλεί μια μετατόπιση από το αμινοξύ προλίνη στη λευκίνη, η οποία μπορεί να επηρεάσει τον σχηματισμό μιας έλικας που βρίσκεται στην κανονική έκδοση. Τώρα σχεδιάζουν να διερευνήσουν εάν η εφαρμογή της πρωτεΐνης στο δέρμα ποντικών, τα οποία δεν παράγουν φυσικά SCGB1D2, θα μπορούσε να αποτρέψει τη μόλυνσή τους από το Borrelia burgdorferi. Σκοπεύουν επίσης να διερευνήσουν τις δυνατότητες της πρωτεΐνης ως θεραπεία για λοιμώξεις που δεν ανταποκρίνονται στα αντιβιοτικά. «Έχουμε φανταστικά αντιβιοτικά που λειτουργούν για το 90% των ανθρώπων, αλλά στα 40 χρόνια που γνωρίζουμε για τη νόσο του Lyme, δεν το έχουμε υποχωρήσει», λέει ο Tal. «Το δέκα τοις εκατό των ανθρώπων δεν αναρρώνουν μετά τη λήψη αντιβιοτικών και δεν υπάρχει θεραπεία για αυτούς». «Αυτό το εύρημα ανοίγει την πόρτα σε μια εντελώς νέα προσέγγιση για την πρόληψη της νόσου του Lyme καταρχήν και θα είναι ενδιαφέρον να δούμε αν θα μπορούσε να είναι χρήσιμο για την πρόληψη και άλλων τύπων δερματικών λοιμώξεων», λέει η Kara Spiller, καθηγήτρια βιοϊατρικής καινοτομίας στη Σχολή Βιοϊατρικής Μηχανικής του Πανεπιστημίου Drexel, η οποία δεν συμμετείχε στη μελέτη. Οι ερευνητές σημειώνουν ότι τα άτομα που έχουν την προστατευτική έκδοση του SCGB1D2 μπορούν να αναπτύξουν νόσο του Lyme και δεν πρέπει να υποθέσουν ότι δεν θα το κάνουν. Ένας παράγοντας που μπορεί να παίξει ρόλο είναι αν το άτομο ιδρώνει όταν το δαγκώνει ένα τσιμπούρι που φέρει Borrelia burgdorferi. Η SCGB1D2 είναι μόνο μία από τις 11 πρωτεΐνες εκκριτοσφαιρίνης που παράγονται από το ανθρώπινο σώμα και ο Tal σχεδιάζει επίσης να μελετήσει τι μπορεί να κάνουν μερικές από αυτές τις άλλες εκκριτοσφαιρίνες στο σώμα, ειδικά στους πνεύμονες, όπου βρίσκονται πολλές από αυτές. “Αυτό που με ενθουσιάζει περισσότερο είναι αυτή η ιδέα ότι οι εκκριτοσφαιρίνες μπορεί να είναι μια κατηγορία αντιμικροβιακών πρωτεϊνών που δεν έχουμε σκεφτεί. Ως ανοσολόγοι, μιλάμε ασταμάτητα για τις ανοσοσφαιρίνες, αλλά δεν είχα ακούσει ποτέ για μια εκκριτοσφαιρίνη πριν εμφανιστεί αυτό στη μελέτη μας στο GWAS. Γι’ αυτό είναι τόσο διασκεδαστικό για μένα τώρα. Θέλω να μάθω τι κάνουν όλοι», λέει.