První zmínka o prionové chorobě, ovčí skrapii, je z roku 1732. U lidí tuto chorobu nezávisle na sobě popsali ve stejný rok (1920) lékaři Creutzfeldt a Jakob. Od té doby byly za jejich výzkum uděleny dvě Nobelovy ceny.  V roce 1976 si ji za přínos ve studiu nemoci kuru odvezl ze Stockholmu Carlton Gajdusek a v roce 1997 americký neurolog Stanley Prusiner. Druhý ze jmenovaných cenu získal za izolaci prionu a poznatky, jež daly základ takzvané prionové teorii.

Zvětšit obrázek

Gajdusek připisoval původ přenosných spongiformních encefalopatií „pomalým virům“. Jeho práce ale stály u objevu zcela nového infekčního agens, které se replikuje bez nukleových kyselin a jehož podstatou tvoří defektně prostorově uspořádaná bílkovinná molekula tzv. prion. Gajduskova fotka z poslední doby avizující jeho účast na setkání laureátů Nobelovy ceny v Lindau v roce 2009. Toho už se excentrický vědec nezůčastní. (Foto: www.lindau-nobel.de)

Názor na význam prionového proteinu jde odezdi ke zdi. V mozku ho je ho hodně a tak zprvu měl být nepostradatelný. U skotu, kterému knokautovali gen pro prionový protein a žádný se mu tedy netvoří,  se ale bez genu i proteinu v mozku daří dobře. Žádnou újmu na býčcích chovatelé nezpozorovali, přesto že na nich prováděli cca 800 různých testů (včetně prověřování zraku chuti čichu, plodnosti, metabolických testů,…).  Také práce na myších zatím svědčily spíše pro to, že tento protein je ke spokojenému  životu postradatelný. Jediné co stojí za řeč a co nedávno odhalil mezinárodní  tým vědců, když se hodně snažili, že  u myší s poničenými geny pro prionový protein lze pozorovat poškození myelinových obalů nervů, což se u nich projevuje vyšší vnímavostí vůči bolesti.
 Jiná je situace u ryb. Ty mají dokonce dva prionové proteiny. U pokusných danií vedlo poničení jednoho z nich k poškození mozku a vyřazení druhého k narušení vývoje celého embrya.

Momentální názor na původ těchto molekul je ten, že jde molekuly, jejichž dřívější funkce byla stěhovat ionty kovů přes buněčné membrány. Tvrdí to  výzkumníci z University of Toronto, kteří jako předka prionového genu označili evolučně staré geny pro transportní proteiny ze  ZIP rodiny (ZIP6 a ZIP10). Oba ZIP proteiny jsou, stejně jako normální prionové proteiny, zastoupeny  v mnoha typech tkání, především ale v mozku. Transportní i prionové proteiny mají podobné sekvence aminokyselin a jsou si evolučně blízké.
Model zašmodrchaného proteinu, který je schopen infikovat další proteiny a navodit devastaci mozku, byl představen v roce 1982. Způsobil tehdy šok. O infekci jsme si do té doby mysleli, že příčinou mohou  být jen bakterie a viry. Představa, že to samé svedou i samotné proteiny, které nenesou dědičnou informaci, byla absurdní.
Od té doby byla tato teorie potvrzena bezpočtem případů. Publikovány byly práce o infekčním přenosu v rámci druhu i mezi druhy. Přenos se uskutečnil transfuzí krve, alimentárně i špatně sterilizovanými nástroji při chirurgickém výkonu.

Skepticismus

Zvětšit obrázek

Nositel Nobelovy ceny Stanley B. Prusiner objevtel prionu – infekční částice bez dědičné informace.

Těžko se ubránit dojmu, že za dalšími pokusy s přenosem prionové nemoci nestojí snaha získat argumenty k přesvědčení i těch největších skeptiků, kteří Prusinerovu prionovou teorii nehodlají akceptovat. Pokusu se tentokrát nedá nic vytknout. Byl naplánován tak, aby se pracovalo s nekontaminovaným proteinem. To znamená, že jeho „syntézu“ provedli mimo vlastní organismus, na němž se pak prováděly pokusy s infekčností. K vytvoření proteinu použili techniku zvanou rekombinace.

Rekombinantní protein
K přípravě proteinu s tímto označením potřebujete gen. Ten se vystřihne  z myšího genomu a za pomoci plasmidu se vsadí do bakterie. Ta pak vytvoří to čemu říkáme rekombinantní myší protein. U takto připraveného „čistého“ a „zdravého proteinu vyrobeného bakteriemi se po jeho přenesení na myš nic nedělo. A proč by také mělo, byl to přece protein myší.

Hrátky s tvarem
Vědci experimentovali se změnou jeho tvaru molekuly a když pozměněný rekombinantní prion vpravili do těla myšky, vyvolal nemoc. Ta se projevila do 130 dnů po injekci. Mozková tkáň z takto vzniklých myších pacientů je také infekční a je schopna přenést chorobu na další jedince.

Vliv čeho?
Ještě jedna důležitá věc z tohoto pokusu vyplynula. Konečně se podařilo zavřít ústa všem těm, co hlásají, že chorobu může způsobovat něco jiného a že nelze vyloučit infekci virů a podobně. Vědci totiž v tomto případě pracovali s proteinem vyrobeným „na zakázku“ podle příslušného genu. Myší protein, který vědci vyrobili v bakterii tak byl prostý všeho balastu z myších buněk, který by případně mohl hrát v infekci nějakou roli. Pokus je důkazem, že nic jiného, než tvar proteinu na vyvolání nemoci vliv nemá.
 

Jiyan Ma, profesor na Ohio State University

Bez tuku to nejde
Prionový protein je za normální situace zakomponován do buněčné membrány, vyskytuje se tam ve společnosti lipidů. Chemicky vzato jde o deriváty vyšších mastných kyselin. Změnit tvar u proteinu z normálního na ten „zlý“, se vědcům moc nedařilo. Udělat z neškodného rekombinantního proteinu zloducha, se bez tuku nedařilo. Ke zvrhnutí molekuly je potřeba zajistit kontakt s lipidy a polyaniony (polyanion – sloučenina tvořená identickými jednotkami se záporným nábojem).

Jakmile se tvar podaří změnit, vzniká prion, ten se vyznačuje třemi charakteristikami: jeho molekuly mají tendenci se shlukovat. Vytvořené konglomeráty odolávají enzymu, který za normální situace protein v buňce rozkládá a umožní jejich likvidaci. V případě kontaktu se zdravou molekulou prionového proteinu ji přesvědčí o vhodnosti změnit tvar. Transformace v nevhodný tvar se buňkou šíří jako lavina.   

Do čtvrt roku
Všechny myši, kterým injekcí vpravili tvarově pozměněný rekombinantní protein, ve čtyřech měsících byly hubené a ve 130 dnech již všechny tahaly zadní nohy za sebou, neovládaly ocasní svaly. Většina ze zvířat poté, co se u nich objevily první příznaky nemoci, do 20 dnů pošla. Pitva u nich ukázala na typický znak nemocí označovaných jako spongiformní encefalopatie, při nichž je mozek jakoby „vyžraný“ a tkáň na řezu je poseta mnohými dírami. Jde o důsledek odumírání infikovaných neuronů a následně velkých lokalit v mozkové tkáni.

Po těchto pokusech lze již za vyvrácené považovat vše, co označuje jako původce prionové choroby něco jiného než samotný prionový protein. Konkrétně jeho formu (změnu konformace – změnu tvaru molekuly). Co z něj dělá infekční agens – tedy přesně ukázat na ono „zakroucení“ molekuly (záhyb) který to navodí, zbývá vědcům ještě určit. I tak jsou nové poznatky příslibem, že by tyto nemoci mělo jít časem léčit, nebo alespoň zpomalovat jejich průběh.

Pramen: Ohio State University