Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Vkládá původce Chagasovy choroby svou DNA do lidského genomu?

 |  4. 10. 2012
 |  Vesmír 91, 560, 2012/10

Chagasova choroba, působená bičíkovcem Trypanosoma cruzi, je třetí nejrozšířenější parazitickou nemocí po malárii a schistozomóze. Vyskytuje se v tropických a subtropických oblastech Ameriky, kde ji přenášejí krevsající ploštice. Přenos je podivně komplikovanou, a přesto evolučně úspěšnou záležitostí. Při sání krve na spícím člověku či jiném obratlovci ploštice defekuje a trypanosomy se do lidského krevního oběhu dostanou tím, že si rozespalý nešťastník vetře výměšky do očí, drobných poranění či přímo do kůže. Z krve pronikají bičíkovci rychle do tkání, k čemuž využívají svou schopnost infikovat prakticky jakoukoli savčí buňku. V nich se nejprve pomnoží ve formě drobných bezbičíkatých kuliček (tzv. amastigotů) a do dalších hostitelských buněk se šíří prostřednictvím bičíkatých forem, které kolonizují různé tkáně, ale nejvíce se zaměřují na svalstvo včetně srdečního.

Popsané šíření infekce probíhá v akutní fázi nemoci, pro niž je typická přítomnost trypanosom v krvi. Ačkoli někteří postižení lidé umírají již v této časné fázi Chagasovy choroby na myokarditis či encefalitidu, ve většině případů proběhne akutní fáze pouze ve formě příznaků záludně se podobajících pouhé chřipce. Po několika týdnech imunitní systém nad trypanosomami „vyhrává“ a hrstka parazitů, kteří přežijí, se schová do hostitelských buněk, čímž nemoc přechází do chronické fáze. Ta zůstává i po 100 letech výzkumu záhadou. Vědci se shodují v tom, že malý počet parazitů uvolňujících se z prasklých buněk nemůže způsobovat pozorované orgánové změny. Pravděpodobně jsou na vině autoimunní procesy, zejména tvorba protilátek proti trypanosomám, které ale díky smolné křížové reaktivitě napadají především lidské bílkoviny. V objasňování patogeneze zejména pozdějších fází Chagasovy choroby tak zbývá příliš nejasností.

Realitou je, že zejména chudí obyvatelé Jižní Ameriky se T. cruzi nakazí obvykle již v mládí. Je to právě záludnost Chagasovy choroby, že se život ohrožující (a často jej bohužel i ukončující) komplikace u zhruba 30 % pacientů projeví teprve za 5 až 30 let po průniku parazita do člověka. U části infikovaných lidí nastupuje degradace periferního nervového systému, vedoucí k patologickému zvětšování vnitřních orgánů a nakonec k jejich selháním. Jsou ovšem i šťastnější jedinci, kteří ve svém těle tuto trypanosomu nosí celý život a nikdy se o tom ani nedozvědí.

Jisté je, že Chagasova choroba sužuje obyvatele amerického kontinentu od chvíle, kdy na něj vstoupili. Z lidských mumií starých až 9000 let, nalezených v poušti Atacama, se pomocí metody řetězové polymerázové reakce (PCR) podařilo zmnožit úseky DNA trypanosom. Poměrně rozsáhlé studie zahrnující i pozůstatky nedávných Inků ukazují, že po tisíciletí až do současnosti se v rozsáhlých oblastech Jižní Ameriky udržuje prevalence této parazitózy u zhruba 40 % obyvatel. Značnou pozornost si získala spekulace, zda mohla být tato nemoc příčinou podivných symptomů, které sužovaly Charlese Darwina po celý život. Slavný přírodovědec totiž v mládí navštívil Ameriku a dokonce popsal, jak na něm ploštice rodu Triatoma sály. Žádost o exhumaci jeho těla, která by potvrdila či vyvrátila tuto teorii, však byla zamítnuta. Je smutnou realitou, že současná léčba „Chagase“ není o mnoho účinnější než studené lázně, procházky, homeopatie či arzenika aplikované na záhadnou Darwinovu nemoc v druhé polovině 19. století. Choroba se obvykle léčí benznidazolem či nifurtimoxem. Tyto látky jsou schopny parazity v akutní fázi eliminovat, ale zároveň běžně způsobují nespavost, bolesti hlavy, zapomnětlivost, střevní a kožní potíže či bolesti kloubů. Při postižení srdce zachrání pacienta jen jeho transplantace, což je riskantní zákrok i v nejlepších nemocnicích.

V posledních letech přišla skupina prof. Teixeiry z Universidade de Brasília s revolučním vysvětlením chronických stavů. Spočívá ve vkládání kousků parazitární DNA do hostitelského genomu. Pro pochopení tohoto procesu musíme čtenáře stručně seznámit se zvláštnostmi mitochondriální DNA trypanosom, u nichž bývá označovaná jako kinetoplastová (kDNA). Ta je tvořena mnoha tisíci malých, vzájemně propojených kruhových molekul DNA, a může tak obsahovat až 15 % veškeré buněčné DNA (Vesmír 73, 365, 1994/7). A právě kousky této kDNA našli brazilští vědci stabilně vložené v genomu pacientů.

Přenos DNA z jednoho organismu do druhého neboli horizontální genový přenos je velmi častý a zásadní jev v prokaryotické (=bakteriální) doméně života, ale mezi eukaryoty (trypanosoma i člověk jsou eukaryotické organismy) je celkem vzácný. Pravidelný přenos parazitární DNA do našeho genomu by tak představoval bezprecedentní a zásadní objev. Jelikož by se v tomto případě přenášela DNA parazita do lidské DNA přímo během infekce, muselo by jít o relativně častý jev. Objev byl představen v časopisu Cell (Nitz a kol., 2004), což je jedno z nejprestižnějších vědeckých médií, a autoři zde spekulovali, že vložená DNA může poškodit lidské geny, a tím spustit různé autoimunitní procesy spojované s „Chagasem“.

Článek měl ale nešťastný osud, jelikož otevřel jednu z největších kontroverzí biologie posledních let. Někteří čtenáři se ozvali s výhradami k publikovaným datům a ani výměna dopisů mezi nimi a autory, moderovaná šéfredaktorem, k odstranění rozdílných názorů nevedla. Poté, co brazilští autoři rezolutně odmítli návrh ke stažení článku, rozhodl se šéfredaktor Cell poprvé v historii tohoto slavného časopisu k stažení studie proti vůli autorů (Marcus 2005). S tímto tvrdým rozhodnutím část vědecké obce nesouhlasila a pestrá diskuse o celé věci proběhla na stránkách Science a Nature. Během ní zazníval zejména názor požadující publikování jiné práce, která by objasnila a shrnula veškeré kritiky (McCook 2005). K tomu ale nikdy nedošlo.

Po tomto skandálu to každopádně vypadalo, že se výzkum údajné integrace kDNA do genomu hostitele zastaví, ale to se překvapivě nestalo. Teixeirova skupina totiž v loňském roce publikovala práci, v níž kontroverzní výsledek dále rozvedla, a dokonce sledovala parazitární DNA v údajně neinfikovaných dětech a vnoučatech pacientů trpících Chagasovou chorobou (Hecht a kol., 2010). Pochybovače měla definitivně přesvědčit letošní práce na kuřatech, která jsou k infekci trypanosomou velmi odolná, ale zároveň si ponechávají kousky kDNA, podobně jako nevědomky infikovaní lidé (Teixeira a kol., 2011). Tyto práce zahrnovaly analýzu DNA 87 členů 5 rodin včetně několika kontrolních jedinců z Evropy, kteří T. cruzi nemohli potkat.

Zajímavý aspekt do této zapeklité záležitosti vnesly nejnovější technologie, které umožňují sekvenování celého lidského genomu za tisícinásobně nižší částky než před 10 lety. Využili jsme přístupnosti sekvencí získaných v rámci mezinárodního projektu „1000 genomů“ (Project Consortium, 2010) a v DNA 54 Kolumbijců a 77 Finů jsme hledali úseky podobající se kDNA. Očekávali jsme, že Kolumbijci (a jejich předci) se s T. cruzi setkali, a budou tudíž, na rozdíl od severských Finů, nést kDNA ve své genetické informaci. K našemu překvapení jsme ale úseky velmi připomínající kDNA našli ve všech studovaných genomech, a to zhruba ve stejném rozsahu u analyzovaných Evropanů i Jihoameričanů. Je tudíž možné, že se v každém lidském genomu vyskytují sekvence, které jsou čistou náhodou shodné s úseky kDNA původce „Chagase“ a nemají s patologií choroby nic společného. Alternativní možností je, že tento záludný parazit vložil část své kDNA do našich pradávných předků a my ji jen podědili, ale toto vysvětlení je málo pravděpodobné, protože lidé žijící v endemických oblastech by museli nosit parazitických sekvencí víc. Záhada tedy není ani teď vyjasněna a definitivní rozhodnutí by mělo přinést až určení úplného genomu pacientů s Chaganovou chorobou, popřípadě i jejich dětí, což jsou projekty v současnosti plánované.

Literatura

1000 Genomes Project Consortium: A map of human genome variation from population-scale sequencing. Nature 467, 1061–1073, 2010.

Hecht M. M., Nitz N., Araujo P. F., Sousa A. O., de Cássia Rosa A., Gomes D. A., Leonardecz E., Teixeira A. R.: Inheritance of DNA transferred from American trypanosomes to human hosts. PLoS One 5, e9181, 2010.

Marcus E.: Retraction controversy. Cell 23, 173–175, 2005 (www.sbimunologia.com.br/sbinarede/SBInarede46/editorial.pdf).

McCook A.: Scientists protest Cell retraction. The Scientist 6, 20050929-02, 2005/1 (www.the-scientist.com/article/display/22782).

Nitz N., Gomes C., de Cássia Rosa A., D’Souza-Ault M. R., Moreno F., Lauria-Pires L., Nascimento R. J., Teixeira A. R.: Heritable integration of kDNA minicircle sequences from Trypanosoma cruzi into the avian genome: insights into human Chagas disease. Cell 118, 175–186, 2004/2.

Teixeira A. R. L, Hecht M. M., Guimaro M. C., Sousa A. O., Nitz N.: Pathogenesis of Chagas’ disease: parasite persistence and autoimmunity. Clin. Microbiol. Rev. 24, 592–630, 2011.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Parazitologie

O autorech

Julius Lukeš

Pavel Flegontov

Doporučujeme

Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...
Hranice svobody

Hranice svobody uzamčeno

Stefan Segi  |  4. 12. 2017
Podle listiny základních práv a svobod, která je integrovaná i v Ústavě ČR, jsou „svoboda projevu a právo na informace zaručeny“ a „cenzura je...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné