Θανατηφόρες παθήσεις από τα βάθη του χρόνου

 Ο Στάνλεϋ Μπέντζαμιν Προύζινερ είναι Αμερικανός νευρολόγος και βιοχημικός. Ο Προύζινερ ανεκάλυψε τα πριόνια, μία τάξη μολυσματικών αυτοαναπαραγόμενων πρωτεϊνών, και το 1997 τιμήθηκε με το Βραβείο Νόμπελ Ιατρικής

Θανατηφόρες παθήσεις από τα βάθη του χρόνου

Οι επιστήμονες που ερευνούν τα μυστήρια των ασθενειών «βραδείας εξελίξεως» έκαναν μια εκπληκτική ανακάλυψη. Μέσα στα κύτταρα μας ίσως καραδοκούν οι πλέον πρωτόγονες οντότητες της Γης - χημικές ουσίες που «ζουν»

TOY LOWELL PONTE

Η Έλεν Τομσον (δεν είναι αυτό το πραγματικό της όνομα), μια γυναίκα γύρω στα 55, ήταν πάντα υγιής. Μια μέρα, όμως, το χέρι της παρουσίασε αστάθεια καθώς προσπάθησε, ανεπιτυχώς, να βάλει το κλειδί στη μίζα του αυτοκινήτου της. Ο συντονισμός των κινήσεων της γρήγορα χειροτέρεψε και, μερικούς μήνες αργότερα, κείτονταν παράλυτη στο κρεβάτι ενός νοσοκομείου, μην μπορώντας να μιλήσει ή έστω να θυμηθεί τ' όνομα της. Τελικά, πέθανε - υποκύπτοντας στην αθεράπευτη ασθένεια των Κρόυτσφελντ-Γιάκομπ, που ανήκει στην ομάδα των ασθενειών «βραδείας εξελίξεως»*, οι οποίες μπορούν να επωάζονται για χρόνια, ακόμα και δεκαετίες, ως τη στιγμή που προσβάλλουν τον εγκέφαλο και το νευρικό σύστημα.

Ένας νεαρός γιατρός στο νοσοκομείο του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια, στο Σαν Φραντσίσκο, παρακολούθησε την περίπτωση της Τόμσον, ενδιαφέρθηκε για την ασθένεια των Κρόυτσφελντ-Γιάκομπ κι αποφάσισε να αφιερώσει τη σταδιοδρομία του στη μελέτη αυτών των παράξενων ασθενειών. 13 χρόνια μετά, ο Δρ. Στάνλεϋ Μπ. Προύσινερ θεωρεί ότι ανακάλυψε τον παράγοντα που προκάλεσε το θάνατο της Έλεν Τόμσον.

Οι περισσότεροι γιατροί υπέθεταν ως τώτε ότι οι ασθένειες βραδείας εξελίξεως προκαλούνται από «βραδείς» ιούς. Για μερικές τέτοιου είδους ασθένειες, όπως η ρευματοειδής αρθρίτις, ίσως να ισχύει αυτό. Αλλά ο Προύσινερ πιστεύει ότι ορισμένες άλλες ασθένειες βραδείας εξελίξεως, και ιδίως αυτές που προσβάλλουν το νευρικό σύστημα, προκαλούνται από κάτι που έχει μικρότερες διαστάσεις από τους ιούς και είναι πολύ πιο παράξενο απ' αυτούς. Εάν οι θεωρίες του Προύσινερ αποδειχτούν σωστές, θα χρειαστεί ίσως οι επιστήμονες να αναθεωρήσουν ακόμα και τον ορισμό της ίδιας της ζωής.

Ύπουλοι Εισβολείς.

Ο Προύσινερ αφιέρωσε ένα μεγάλο μέρος των ερευνών του στο «σκραίηπυ», μια συνήθως θανατηφόρα νευρολογική πάθηση βραδείας εξελίξεως, που προσβάλλει τα πρόβατα και τις γίδες και αναγκάζει τα θύματα της να τρίβουν το δέρμα τους πάνω σε βράχους και φράχτες, εξ αιτίας της έντονης φαγούρας που νιώθουν. Αυτό που προκάλεσε το ενδιαφέρον του Προύσινερ, ήταν η μεγάλη ομοιότητα που παρουσιάζει το «σκραίηπυ» με την ασθένεια των Κρόυτσφελντ-Γιάκομπ. Σε ένα πείραμα, οι γίδες που ενοφθαλμίσθηκαν με εγκεφαλικό ιστό ανθρώπων που είχαν προσβληθεί απ' την ασθένεια των Κρόυτσφελντ-Γιάκομπ, παρουσίασαν μια θανατηφόρα πάθηση του εγκεφάλου, που είναι σχεδόν αδύνατο να διακριθεί από το «σκραίηπυ».

Σ' αυτές τις ασθένειες, σύνθετα συμπλέγματα πρωτεΐνης-υδατανθράκων που αποκαλούνται αμυλοειδή, εμφανίζονται στον εγκεφαλικό ιστό των θυμάτων. Εκπληκτικής ομοιότητας ανάλογα συμπλέγματα βρέθηκαν στον εγκέφαλο των ατόμων που πάσχουν από τη νόσο του  Αλτσχαϊμερ, η οποία προκαλεί σχεδόν τις μισές περιπτώσεις γεροντικής άνοιας. Αν επισημανθεί το αίτιο αυτών των διαταραχών, οι επιστήμονες ίσως καταφέρουν να προλαμβάνουν αυτές τις παθήσεις και να τις θεραπεύουν.

Η επισήμανση όμως των αιτίων που προκαλούν αυτές τις ασθένειες είναι δύσκολη, γιατί αυτοί οι παράγοντες αφήνουν ελάχιστα ίχνη. Όταν ένα μικρόβιο ή κάποιος ιός εισβάλλει στον οργανισμό σας, το ανοσοποιητικό σύστημα συνήθως αντιδρά για να καταστρέψει τους εισβολείς. Αλλά οι παράγοντες που προκαλούν τις ασθένειες βραδείας εξελίξεως φαίνεται ότι εισβάλλουν στον οργανισμό «ακροποδητί», έτσι που οι υπερασπιστές του δεν το παίρνουν είδηση.

Στα ζώα που προσβάλλονται από «σκραίηπυ», για παράδειγμα, αυτοί οι εισβολείς αναπαράγονται για μήνες ή χρόνια, σιγά-σιγά, στη σπλήνα και το λεμφικό σύστημα. Ύστερα πλημμυρίζουν τον εγκέφαλο, καταστρέφοντας τα εγκεφαλικά κύτταρα και προκαλώντας την ανάπτυξη παράξενων ινιδίων αμυλοειδούς. Ο Προύσινερ πιστεύει, ότι το ανοσοποιητικό σύστημα σ' αυτές τις περιπτώσεις αντιστέκεται νωθρά - πράγμα που δεν θα συνέβαινε αν οι εισβολείς ήταν μικρόβια ή ιοί - ίσως γιατί αυτοί οι εισβολείς δεν ανήκουν σε καμιά απ' τις παραπάνω κατηγορίες: σύμφωνα δηλαδή με τους περισσότερους εν χρήσει ορισμούς, δεν είναι «έμβια όντα».

Οι ιοί μπορούν να καταστραφούν με τη θερμότητα, τις ακτινοβολίες και τις χημικές ουσίες. Αλλά όταν ο Προύσινερ και άλλοι θέρμαναν αυτούς τους παράγοντες που προκαλούν τις ασθένειες βραδείας εξελίξεως σε θερμοκρασίες που θα σκότωναν τα περισσότερα γνωστά μικρόβια και ιούς, όταν προσπάθησαν να τους καταστρέψουν με ακτίνες γάμμα και υπεριώδεις ακτινοβολίες, ακόμα και να τους δηλητηριάσουν με χημικές ουσίες, η νοσογόνος δύναμη αυτών των παραγόντων άντεξε.

Υπάρχει κάτι που φαίνεται να τους σταματάει - χημικές ουσίες που πέπτουν τις πρωτείνες. Σ' ένα πείραμα, για παράδειγμα, το θανατηφόρο απόσταγμα εξουδετερώθηκε από το απλό ένζυμο τρυψίνη, που συμβάλλει στην πέψη του μητρικού γάλακτος.

Τι είναι λοιπόν αυτοί οι παράγοντες των νευρολογικών ασθενειών βραδείας εξελίξεως; Τα διαθέσιμα στοιχεία δείχνουν ότι ένα βασικό συστατικό είναι η πρωτείνη, λέει ο Προύσινερ. Αυτός είναι ο λόγος που εξουδετερώνονται από πεπτικά ένζυμα που καταστρέφουν τις πρωτείνες. Ο Προύσινερ ονόμασε αυτούς τους νοσογόνους παράγοντες, αυτά τα «πρωτείνοειδή λοιμώδη σωματίδια», «πριόνια».

Πρωτόγονα Συμπλέγματα.

Η τολμηρή θεωρία του Προύσινερ ξεσήκωσε πολλές συζητήσεις. Από την δεκαετία το ‘50, οι περισσότεροι επιστήμονες πίστευαν ότι η ζωή δεν μπορεί να υπάρξει ή να αναπαραχθεί χωρίς την παρουσία των επιμηκών ελικοειδών μορίων του δεσοξυριβοζονουκλεϊνικού οξέος (DNA) ή του ριβοζονουκλεϊνικού οξέος (RNA), που αποτελούν τους γονιδιακούς κώδικες της ζωής. Ακόμα και οι ιοί, που φαινομενικά είναι αδρανείς χημικές ουσίες, περιέχουν νουκλεϊνικό οξύ. Αναπαράγονται απελευθερώνοντας το νουκλεϊνικό οξύ τους μέσα στα ζώντα κύτταρα, παγιδεύοντας το σύστημα αναπαραγωγής των κυττάρων και διατάζοντας τα να παράγουν αντίγραφα όχι του κυττάρου, αλλά του εισβάλλοντος ιού. Μετά από πολλά πειράματα, όμως, οι επιστήμονες δεν κατάφεραν να διαπιστώσουν την ύπαρξη νουκλεϊνικού οξέος μέσα στα πριόνια. Παρ' όλα αυτά, οι παράγοντες αυτοί έχουν τη δυνατότητα να αναπαράγονται μέσα στους οργανισμούς των θυμάτων τους.

Ο Προύσινερ ισχυρίζετο ότι, επειδή αυτοί οι νοσογόνοι παράγοντες είναι εκπληκτικά μικροσκοπικοί -τουλάχιστον 100 φορές μικρότεροι κι απ' τον μικρότερο γνωστό ιό - ίσως να μην έχουν αρκετό χώρο για τα νουκλεϊνικά οξέα που επιτελούν το έργο της αναπαραγωγής.

Μια άλλη ομάδα επιστημόνων, όμως, έχει απορρίψει το δόγμα ότι όλες οι μορφές της ζωής βασίζονται στα νουκλεϊνικά οξέα. Αυτοί οι μοριακοί βιολόγοι, που μελετούν τον τρόπο με τον οποίο εξελίχθηκε η ζωή πάνω στην Γη, πιστεύουν ότι ξεπήδησε από χημικές ουσίες.

Εδώ και πάνω από 70 χρόνια, στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο, ο βιοχημικός Στάνλεϋ Λ. Μίλλερ και ο κάτοχος του βραβείου Νόμπελ χημικός Χάρολντ Γιούρεϋ γέμισαν μια φιάλη με μεθάνιο, αμμωνία, υδρατμούς και υδρογόνο, με τα αέρια δηλαδή που υπέθεταν ότι αποτελούσαν την ατμόσφαιρα του νεαρού πλανήτη μας πριν από τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια. Ακολούθως διοχέτευσαν έναν ηλεκτρικό σπινθήρα μέσα σ' αυτά τα αέρια, για να απομιμηθούν τις αστραπές, και μετά από λίγες μέρες το μείγμα άρχισε να παράγει αρκετά αμινοξέα, απ' τα οποία αποτελούνται οι πρωτείνες όλων των έμβιων όντων.

Οι μοριακοί εξελιξιολόγοι συμπέραναν ότι οι αστραπές συνέθεταν μόρια αμινοξέων, τα οποία ακολούθως συγκεντρώνονταν σε μικρές λίμνες, θερμαίνονταν απ' τη γη και το φως του ήλιου και δημιουργούσαν βαθμιαία τους χημικούς οικοδομικούς λίθους της ζωής. Σύμφωνα με τον Σίντνεϋ Φοξ, διευθυντή του Ινστιτούτου Μοριακής και Κυτταρικής Εξέλιξης του Πανεπιστημίου του Μαϊάμι, αυτή η πλούσια «σούπα» πρωτόγονων πρωτεϊνών γεννούσε υπομικροσκοπικές σφαίρες. Όπως ανακάλυψε ο Φοξ, αυτές οι σφαίρες προσροφούν μόρια απ' το κοντινό περιβάλλον τους, για να μπορέσουν να διατηρήσουν την εσωτερική χημική ισορροπία τους. Και μερικές φορές πολλαπλασιάζονται με διαίρεση, αλλά πιο συχνά «βλαστάνοντας», όπως τα κύτταρα των ζυμομυκήτων.

Τα πριόνια ίσως να εξελίχθηκαν από αναπαραγόμενες πρωτείνες στο ξεκίνημα της Γης. Χωρίς όμως DNA και RNA, πώς ήταν σε θέση να μεταδώσουν «πληροφορίες», ώστε να μεταβιβάσουν την ταυτότητα τους στις μελλοντικές γενιές; Μερικοί επιστήμονες πιστεύουν ότι οι πρώτες πρωτεϊνοειδείς μορφές μπορεί να βασίστηκαν στους απλούς νόμους της μοριακής χημείας για να το καταφέρουν. Οι χημικές ουσίες συνδέονται μεταξύ τους με συγκεκριμένο, προβλέψιμο τρόπο. Μερικά μόρια, για παράδειγμα, δημιουργούν αυτομάτως κρυστάλλους. Και αυτού του είδους οι συστηματικοί δεσμοί αποτελούν μια μορφή «πληροφορίας».

Η πρωτοποριακή επιστήμη της μοριακής εξέλιξης θεωρεί ότι η φυσική επιλογή ενεργούσε εξ αρχής, ακόμα και πριν τα ζώντα κύτταρα αρχίσουν να χρησιμοποιούν νουκλεϊνικά οξέα για να κωδικοποιήσουν τις γενετικές πληροφορίες. Εκείνα απ' τα πρώτα χημικά συμπλέγματα που αναπαράγονταν καλύτερα, πολλαπλασιάστηκαν. Το σύστημα των νουκλεϊνικών οξέων τελικά επεβλήθη, αλλά ίσως μερικά απ' τα μοριακά συστήματα που παρακάμφθηκαν να επέζησαν κι αυτά. Τα πριόνια ίσως αποδειχτεί ότι είναι τέτοιου είδους εναπομείναντα φαντάσματα απ' το χάραμα της ζωής.

Ναρκοβιούσες Πρωτείνες.

Σύμφωνα με τον Μαρτσέλλο Μπαρμπιέρι, ένα μοριακό γενετικολόγο στο Ινστιτούτο Μαξ Πλανκ του Βερολίνου, ολοένα αυξανόμενες ενδείξεις υποδηλώνουν ότι η «ζωή», όπως τη γνωρίζουμε, άρχισε όταν τα νουκλεϊνικά οξέα και οι πρωτεΐνες ξεκίνησαν μια συμβιωτική προσπάθεια συνεργασίας. Τα νουκλεϊνικά οξέα μεταφέρουν τα γενικά μοριακά προσχέδια, αλλά οι πρωτείνες καθορίζουν τι θα «εκφραστεί» ή θα οικοδομηθεί πάνω σ' αυτά τα προσχέδια.

Εάν, για παράδειγμα, εισβάλουν στον οργανισμό μας βακτηρίδια, η πρωτεΐνη ιντερλευκίνη-2 μπορεί να ενεργοποιήσει αυτό το τμήμα  του DNA που κατασκευάζει τα αμυντικά κύτταρα Τ του ανοσοποιητικού συστήματος. Αν πάλι ο εισβολέας είναι ιός, η πρωτεΐνη μπορεί να προκαλέσει την παραγωγή ιντερφερόνης, ουσίας που καταπολεμά τους ιούς. Στο Ινστιτούτο Επιστημών Βάιτσμανντου Ισραήλ, ο γενετικολόγος Λήο Σαξ ανακάλυψε ότι μια πρωτεΐνη, που αποκαλείται MGI, ενεργοποιεί το DNA ώστε να παράγει άωρα λευκοκύτταρα και ότι, κατά μία εκδοχή, η μυελοκυτταρική λευχαιμία οφείλεται σε λάθος του DNA, που παραμελεί να κατασκευάσει μια δεύτερη πρωτεΐνη, την ΜGI2,πουο ρόλος της είναι να προκαλεί εκείνη την εξειδίκευση των κυττάρων η οποία συνδυάζεται με τον τερματισμό του πολλαπλασιασμού τους. Η ελαττωματική παραγωγή πρωτεϊνών που προκαλούν την εξειδίκευση των κυττάρων, ίσως να βρίσκεται πίσω από πολλές μορφές καρκίνου.

Στο παρελθόν, οι επιστήμονες θεωρούσαν ότι οι ίνες του αμυλοειδούς, αυτής της πρωτεϊνούχας ουσίας που ανευρίσκεται στον εγκέφαλο των ατόμων που πάσχουν απ' τη νόσο του Άλτσχαϊμερ και άλλες εκφυλιστικές εγκεφαλικές παθήσεις, ήταν ένα παραπροϊόν των καταστροφών που προκαλούσαν οι ιοί, στους οποίους αποδίδονταν αυτές οι ασθένειες. Ο Προύσινερ υποπτεύεται ότι αυτή η πρωτεΐνη μπορεί να συγκαταλέγεται στα αίτια που προκαλούν αυτές τις παθήσεις βραδείας εξελίξεως.

Μερικές πρωτεΐνες και νουκλεϊνικά οξέα συνεργάζονται στα πλαίσια μιας έντεχνα ενορχηστρωμένης συμβίωσης, η οποία είναι το αποτέλεσμα της πρωταρχικής πάλης τους πάνω στην Γη πριν από τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια. Τα πριόνια είναι δυνατόν να αποτελούν εξαιρετικά πρωτόγονες πρωτεΐνες που ποτέ δεν «ενσωματώθηκαν στην ομάδα», αλλά και που δεν εξαλείφθηκαν. Αντ' αυτού, τα παρεκκλίνοντα αυτά χημικά απολιθώματα ίσως να βρήκαν κρυψώνες μέσα στον οργανισμό μας. Κυρίως επιβιώνουν παραμένοντας εν ναρκοβιώσει, ώσπου κάποιος άγνωστος ακόμα παράγοντας τα «ξυπνάει» κι αρχίζουν να αντιδρούν με τα νουκλεϊνικά οξέα, κατευθύνοντας το μηχανισμό αναπαραγωγής τους για να κατασκευάσουν κι άλλα πριόνια, που τελικά ίσως επιφέρουν σημαντικές βλάβες.

Ζωτικό Σημείο Ενεργοποίησης.

Ίσως αποτελεί ειρωνεία, αλλά η πρόοδος της ιατρικής μετέτρεψε τις ασθένειες βραδείας εξελίξεως σε επείγον πρόβλημα. Οι βραδείες εκφυλιστικές ασθένειες χρειάζονται καμιά φορά ολόκληρες δεκαετίες για να αναπτυχθούν μέσα στον οργανισμό των ατόμων που προσβάλλουν, και δεν προκαλούν την εμφάνιση σαφών συμπτωμάτων παρά μόνον όταν τα άτομα αυτά γεράσουν. Οι αρχαίοι πρόγονοι μας ζούσαν κατά μέσον όρο περίπου 35 χρόνια, σήμερα εμείς ζούμε τα διπλάσια. Καθώς η επιστήμη καταπολεμά τις «γρήγορες» ασθένειες, που συνήθως προκαλούσαν το θάνατο των νέων, όλο και περισσότεροι από μας ζούμε αρκετά χρόνια ώστε να βρεθούμε αντιμέτωποι με τις ασθένειες βραδείας εξελίξεως, όπως είναι κι αυτές που οφείλονται ίσως στα πριόνια.

«Ίσως όλοι μας να μολυνόμαστε σε κάποια στιγμή της ζωής μας,» λέει ο Νταίηβιντ Τ. Κίνγκσμπερυ, βοηθός διευθυντής βιολογικών, συμπεριφορολογικών και κοινωνικών επιστημών στο Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ. «Και η διαφορά ανάμεσα σε κάποιον που παρουσιάζει συμπτώματα γεροντικής άνοιας στα 55 του και σε κάποιον άλλον, στον οποίο τα συμπτώματα αυτά παρουσιάζονται στα 70 ή στα 80, να οφείλεται στο γεγονός ότι ο χρόνος επωάσεως είναι διαφορετικός. Επομένως, αν μπορούσαμε να παρατείνουμε το χρόνο επωάσεως πέρα απ' τα όρια του συνηθισμένου χρόνου ζωής των ανθρώπων, μπορεί τα άτομα να μην εμφάνιζαν ποτέ αυτά τα συμπτώματα.»

Οι δυο στους τρεις ανθρώπους που φτάνουν στα 80 δεν παρουσιάζουν γεροντική άνοια. Ίσως η κληρονομικότητα τους να εμποδίζει την ενεργοποίηση των καταστρεπτικών πρωτόγονων πρωτεϊνών στον οργανισμό τους. Το 1983, ο Προύσινερ, ο Κίνγκσμπερυ και άλλοι επιστήμονες επισήμαναν στα ποντίκια το σημείο ενεργοποίησης που επιταχύνει ή επιβραδύνει την επώαση τόσο του «σκραίηπυ» όσο και της νόσου των Κρόυτσφελντ-Γιάκομπ. Εάν οι επιστήμονες ανακαλύψουν τρόπο για να ελέγχουν αυτού του είδους τις πρωτεΐνες που βρίσκονται εγγεγραμμένες στο DNA μας, θα είναι δυνατόν να εμποδίσουμε την εμφάνιση των ασθενειών βραδείας εξελίξεως που σχετίζονται με τα γεράματα, μια για πάντα. Οι πρωτοποριακές έρευνες στον τομέα των ασθενειών βραδείας εξελίξεως δημιούργησαν ελπίδες ότι, κάποτε θα είναι δυνατόν να καταπολεμήσουμε τις τρομερές παθήσεις της γεροντικής ηλικίας. Ίσως όμως και να αλλάξουν ριζικά την αντίληψη μας για τη φύση. Ανακαλύψαμε ότι, σε μερικές περιπτώσεις, η ζωή αποτελεί εγγενές στοιχείο της ύλης. Ίσως αποδειχτεί ότι το σύμπαν δεν διαιρείται στις απόλυτες κατηγορίες των έμβιων όντων και των ορυκτών, σε ζώντες και μη οργανισμούς. Η ζωή αγκαλιάζει όλη τη δημιουργία.

* Σ' αυτές συγκαταλέγονται η νόσος του Αλτσχαϊμερ, το κουρού και το σύνδρομο Γκέρστμανν-Στρόϋσλερ

ΕΠΙΛΟΓΕΣ IOYN. ‘85