Zvětšit obrázek

Nositel Nobelovy ceny Stanley B. Prusiner objevil prion. Bývá též označován za autora klasické prionové teorie.

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. V roce 1982 izoloval Američan Prusiner prion - infekční protein bez dědičné informace a jeho objev prakticky potvrdil platnost teorie o vzniku spongiformních chorob.

Carlton Gajdusek, potomek maďarsko slovenských emigrantů, objevitel příčiny kuru.

Klasická teorie vzniku TSE, neboli transmisivních spongiformních encefalopatií, kam se řadí všechny prionové choroby, včetně BSE, praví, že infekci vyvolávají priony. Prion je infekční proteinová částice, která vzniká prostorovým přeuspořádáním molekuly prionového proteinu, který je tělu vlastní a je mu zcela neškodný. Vzniklý prion slouží jako matrice k prostorové proměně dalších molekul „zdravého“ prionového proteinu. Priony se tak množí jakousi řetězovou reakcí. Jejich hromadění v nervové tkáni vyvolává typickou degeneraci, při které mozek získává kvůli „dírám“ po zaniklých neuronech vzhled houby na mytí nebo, chcete-li,  ementálského sýru. Důležité v tomto případě je, že za příčinu je považován protein nazývaný prion.

S prionovými chorobami lidstvo žije dlouho. Z určitých důvodů, které v době počátků objevování zákeřností prionů nebyly známy, docházelo k jejich znepokojivému nárůstu. Krátce po evidovány prvních případů se BSE se od roku 1985 ve Velké Británii tato choroba skotu lavinovitě šířila. Brzo se jednalo o celosvětovou záležitost. Od roku 2001 začaly první zkušenosti se šílenými krávami i u nás. Než se přišlo na to, že viníkem je stejná záležitost jako na Nové Guineji - snaha udělat z býložravců kanibaly,utekl drahocenný čas. Jedním z prvních, kdo začal o záludnostech této choroby u nás informovat byl Jaroslav Petr. Jeden z prvních průvodců prionovými chorobami  (z roku 1992) je stále  na Oslovi k dispozici.

Když už později byl viník i jeho šíření z nemocných ovcí znám, začaly se hledat cesty k jeho likvidaci. Jedny z počátečních optimistických představ boje s priony vycházely z pokusů provedených na North Carolina State University s enzymem keratinázou, která dokáže protein štěpit. Snaha byla využít bakterie Bacillus licheniformis (kmen PWD-1) k výrobě enzymu biotechnologickými postupy ve velkém a enzym používat jako přísadu do krmiv. Byla to utopie.

Zvětšit obrázek

Hwang Woo-suk z university v jihokorejském Soulu za dob své slávy. Na snímku předvádí jedno z korejských geneticky modifikovaných telat. Zvíře má knokautovaný genem pro prionový protein a je tedy odolné vůči BSE.

Hlavní pilíř stávající prionové teorie byl položen Stanley B. Prusinerem na konci roku 2004. Šlo o poznatek, který jeho kolektiv učinil ve spolupráci s německými kolegy z Univerity Heinricha-Heineho. Sestavili syntetický prion a prokázali, že takto uměle vytvořená molekula je schopna navodit chorobu. Na tomto poznatku dodnes stojí představa, že infekčním agens je pouze samotný protein a nic jiného. Chorobu podle této teorie nezpůsobují žádné toxické látky, plísně, baktérie, viry, ani žádné podobné částice na bázi DNA nebo RNA. 

Zvětšit obrázek

Claudio A. Soto, profesor na University of Texas již několikrát avizoval, že do půl roku bude mít test na priony z krve (naposled v roce 2005). Nikdy z tohonic nebylo. Konečně se naněj štěstí usmálo, stal se členem týmu, který se podílel na vzniku „BSE free“skotu.

S odstupem času  se jako zajímavý postřeh, který má vztah k nejnovějším poznatkům a který tudíž stoji za to zmínit, jeví objev, který učinil v roce 2005 Adrian Aguzzi. Tento Švýcar se toulal po Sardinii a přitom testoval ovce na skrapii. Našel sedm nemocných ovcí. Čtyři z nich měly zároveň i zánět mléčné žlázy a právě u nich našel Aguzzi v mléčné žláze priony. Jako příčina zánětů byl určen virus Maedi Visna. Veřejnost přítomnost prionů v mléce vyděsila a tak se i další výzkum spíš orientoval na to, kde všude priony mohou být. Ukázalo se že všude, včetně svalů a moči. Na vážnější argumentaci o souvislosti prionové choroby s virovou infekcí bylo případů málo a tak tento z dnešního pohledu závažný objev tak trochu zapadl.  

V polovině minulého roku přichází Judd M. Aiken z University of Wisconsin-Madison s kritikou ochranářů, kteří se snaží nechat nemocná zvířata nechat dožít. Prokázal, že priony, které se dostanou do půdy, vydrží překvapivě dlouho a po pozření mohou vyvolat u vnímavých zvířat smrtelné onemocnění. V půdě vydrží priony celé roky a čekají tam na příležitost k množení. Nejhorší při tom je, že jejich vazbou na částice půdy roste jejich infekčnost až 680krát.

Pro organismy je boj s priony skutečný problém. Nevyvolávají totiž v napadeném organismu mobilizaci imunitní obrany. Určitá jiskřička naděje k překonání tohoto problému svitla přesně před rokem. Zdálo se, že se týmu vedeném Howardem Federoffem z newyorského University of Rochester Medical Center podaří priony demaskovat za použití imunizace. Zatím to funguje jen u myší. Základem vakcíny je geneticky modifikovaný virus nesoucí instrukce pro produkci protilátky specifické proti prionu. Tou horší zprávou je, že modifikovaný virus se musí vstřikovat do mozku a že vakcinace chorobu nezastavuje, jen zpomaluje. I tak je to jeden z mála případů, kdy se povedlo proti  prionům něco podniknout.

Zvětšit obrázek

Brus Chesebro, vedoucí laboratoře virových chorob v Rocky Mountain Labs: "Již dlouho se zaměřujeme na nesprávného viníka.“

O něco lépe si vedli imunologové pod Fernandem Gonim z New York University School of Medicine. Jejich vakcína se neaplikuje do mozku ale do střeva. Vychází z předpokladu, že se většinou infikujeme potravou. Zmíněný tým také pracoval na myším modelu ale základem jejich vakcíny není virus, nýbrž baktérie. Střevní baktérie Salmonella, do níž vědci vpašovali gen pro prion. Principem této vakcinace je umělá infekce. Takové menší  navození průjmu, při kterém bakterie po napadení stěny střeva dráždí tamní buňky imunitního systému a ponoukají je k tvorbě protilátek proti prionům. Salmonelová vakcína je sice lepší než byla ta virová, ale k zavedení do praxe také ještě není. Navíc zcela dokáže ochránit jen třetinu jedinců. U zbývajících zvířat letální konec také jen zpožďuje. 

Neurolog Thomas Wisniewski z New York University School of Medicine je autorem metody vakcinace proti BSE. K navození zvýšené odolnosti proti onemocnění využívá gmo vakcínu (geneticky upravenou bakterii salmonella.

Záhady jakoby nebraly konce.  Jeden z pokusů, který přinesl více otázek než odpovědí přišel z dílny Bruse Chesebro, vedoucího laboratoře virových chorob v Rocky Mountain Labs. Jeho lidi použili myši a ovčí priony. První část jejich pokusu nepřinesla nic nového. Jednalo se víceméně o ověření, že použité ovčí priony jsou skutečně infekční. Infikovali myší a u  všech se během 150 dnů vyvinuly známé příznaky prionové choroby - škubání ve svalech, vyhublost a ztráta koordinace pohybů.  Vedle toho výzkumníci infikovali současně i druhou skupinu myší. Tentokrát to ale nebyly obyčejné myši, nýbrž transgenní myši. Transgenní myši vědci připravili záměrně tak, aby myši tvořily prionový protein, ale aby tomuto proteinu  jedna jeho malá část chyběla. Chybějícím kouskem je  glykofosfoinositolová (GPI) membránová kotva.

Tyto transgenní myši nevykazovaly žádné známky, že by chorobou onemocněly. Na tom by nebylo nic divného, protože je-li prionový protein změněný, neměl by se v případě infekce šmodrchat a vytvářet chuchvalce, kterých se pak buňka nedokáže zbavit. Doposud tedy vše v pořádku a nic se nevymykalo stávajícím znalostem. Následné vyšetření těchto „zdravých“ myší ale přineslo překvápko. Při pohledu elektronovým mikroskopem se ukázalo, že i těmto myším se v jejich  mozkových buňkách tvořila amyloidová vlákna, která nejsou ničím jiným, než abnormální formou prionového proteinu (zašmodrchaný infekční prion). Mikroskopický rozbor tedy ukázal, že se i těmto myším, ač u nich nepropukly projevy choroby,  tvoří v mozku prionové shluky, typické pro všechna prionová onemocnění.

Zvětšit obrázek

David Westaway, ředitel Centra pro Prionové choroby na University of Alberta, vedoucí týmu, který objevil Shadoo.

To však nebylo  jediné překvapení, kterých se výzkumníci dočkali. Mozky těchto GMO myší vykazovaly makroskopické známky poškození, typické pro mozek lidí trpících Alzheimerovou chorobou, a ne známky typické pro mozky zvířat napadených skrapií. 

Laura Manuelidis z Yale Medical School v buňkách infikovaných prionem zpozorovala sférické útvary o nichž si myslí, že to jsou viry, nebo virům podobné infekční agens.

Problémů, které by v souvislosti s priony byly uspokojivě vyřešeny je málo. Jeden takový se týká rizika transfusních stanic a úmrtí způsobených přenosem priony kontaminované krve.  Robert Rohwer se svými kolegy z VA Medical Center v Baltimore ve státě Maryland představili v prosinci svůj „P-Capt“ filtr. Je to výsledek zkoušení osmi tisíc různých látek, než přišli na tu pravou, která umí priony z prostředí vychytat. Filtrem není nic jiného, než pytlíček naplněný kuličkami, jejichž povrch z okolo tekoucí krve všechny priony na sebe pomocí protilátek naváže. To, že stále nemáme spolehlivý test, který by určil, kdo z dárců krve je a kdo není nemocný, činilo až do této doby jakoukoli transfuzi krve nebo krevní plasmy, rizikovou záležitostí. Filtrování krve probíhá samospádem, je jednoduché a činí transfúzi krve bezpečnou.

Komplikace do chápání prionových chorob vnesli koncem loňského roku francouzští vědci. Podstatou jejich objevu je, že není šílenec jako šílenec. Přišli na to u krav. Jsou dvě různá „šílenství krav“. Jedno tu kolovalo odjakživa a nikdo si ho nevšímal. Druhé jsme si pořídili zkrmováním masokostní moučky. V každém případě to je doklad, že u prionových chorob existuje něco podobného, jakou chorob virových – totiž více kmenů.

Na přelomu roku se do boje s priony zapojuje i momentální genetický šlágr – RNA interference. Podstatou úspěchu německých vědců s RNA interferencí pod vedením Mathiase Pfeifera, je vpravování RNA zaměřené na gen pro prionový protein. Tím, že pomocí dodané RNA se jim podařilo částečně vyblokovat gen z činnosti, snížili produkci prionového proteinu z více než dvou třetin. Myši s nízkou produkcí tohoto proteinu se staly odolnější. Radost z úspěchu kazí fakt, že metoda je pro člověka nepoužitelná. Vstřikování velkých objemů tekutiny do mozku, tak aby v něm nezůstalo jedno místečko neošetřeno, hrozí celou řadou neblahých vedlejších rizik, které si nikdo z lékařů na triko nevezme.    

Zvětšit obrázek

Snímek z elektronového mikroskopu v němž jsou černými šipkami označeny kulovité útvary, které v neinfikovaných buňkách nejsou. To by měly být praví viníci prionové choroby. Kredit Laura Mauelidis

Poměrně dlouho se koketuje se snahou šlechtit zvířata na odolnost. Praxe na ovcích a na skotu ukázala, že některá zvířata jsou k prionovým  chorobám odolnější a tak se předpokládalo, že to bude snadné. Genetici se tedy také snažili přispět svojí troškou do mlýna. V lednu letošního roku zveřejnili výsledek svého snažení vědci z U.S. Meat Animal Research Center (Nebrasca,USA). Rozpitváním genu pro prionový protein přišli na to, že samotný gen u skotu má nejméně 388 variant.  Navíc zde existuje možnost, že i pořadí nukleotidů v těsném sousedství prionového genu, také může mít vliv na náchylnost k prionové chorobě. To samozřejmě činí šlechtění zvířat, jako přenašečů choroby, komplikovanější, než se soudilo.

Zvětšit obrázek

Chris Higgins, Durham university, „Ve které fázi se prionový protein stává infekční nevíme“.

„BSE free“ skot, se kterým na začátku letošního roku vyrukovali Američané, je vlastně záležitost čtyři roky stará. Předešli je Korejci a Japonci. Ve všech případech šlo o genticky modifikované organismy s knokautovaným genem pro prionový protein. Při prvních pokusech se praktická stránka věci vytrácela, protože se nepředpokládalo, že zvířata bez proteinu, který je jednou z hlavních součástí mozkové tkáně, nebudou dlouhodobě životaschopná a vhodná k chovu. Právě nové pokusy provedené pod patronací amerického ministerstva zemědělství překvapivě ukázaly, že zvířatům bez zmíněného proteinu se daří dobře, netrpí žádnými chorobami a jsou plodná. Tato zvířata jsou připravována s cílem využít je jako budoucí živé bioreaktory tvořící léky pro humánní použití. Zdálo by se, že pokud se prokáže, že za přenosem infekce stojí něco jiného než prion, ztratí tato BSE free zvířata význam. Jenže tomu tak není. Pokusy vedené snahou nakazit tato zvířata BSE infekcí se minula účinkem. Nechť tedy konečný verdikt primárního agens bude jakýkoliv, tato zvířata jsou k infekci odolná.

O jednu z těch nadějných letošních zpráv se v lednu postarali Angličané z University College v Londýně, když se jim tam genetickou manipulací podařilo přinutit myší geny k tomu, aby zastavily tvorbu prionového proteinu. Infikované a na smrt odsouzené myši nejen že neuhynuly, ale začala se jim vracet i jejich pošramocená paměť.

O pět  měsíců později přichází se svým hřebíčkem k postupnému pohřbívání mainstreamové prionové teorie Francouzi.  Biolog Pascal Leblancprohlašuje, že přenos prionových chorob dramaticky zefektivňují viry. Hlavní roli jeho objevu hrají váčky. Jde o váčky, které jsou tvořeny buněčnou membránou a pokud je biologové popisují uvnitř buňky, hovoří o nich jako o intraluminálních vesikulech. Vně buňky jim říkají exosomy. Do těchto váčků se s oblibou schovávají retroviry. Imunitní buňky do váčků nevidí a tak se tam viry v poklidu kompletují a sbírají sílu k mocnému úderu. Leblanc přišel na to, že když je buňka, která je infikovaná prionem, nakažena retrovirem, viry při svých maskovacích taktikách se s oblibou halí do věcí, které v buňce najdou. Ne jinak tomu je i při jejich pobytu ve zmíněných váčcích. Do svých obálek si viry přibalují i proteiny  z oněch váčků. Tím na sebe také vážou prionový protein. Nákaza se pak šíří jako lavina. Viry tedy působí jako listonoši špatných zpráv. Ve svých obálkách přenáší infekční priony z infikovaných buněk do buněk zdravých.  

Před dvěma měsíci přispěl svou troškou do mlýna k pochopení dějů ke kterým dochází po infekci priony, také tým Davida Westawaye z  University of Alberta. Kanaďané přišli na to, že kromě prionového proteinu obsahují nervové buňky také protein Shadoo.
Jakmile  priony infikují mozkové buňky, Shadoo z buněk záhadně zmizí. Je to zajímavé zjištění, ale k praktickému využití tento poznatek zatím nevedl.

Zvětšit obrázek

Pro zastánce prionové teorie je příčinou spongiformní encefalopatie prion.

Ústřední myšlenkou klasické  prionové teorie vyplývá, že se priony při svém neblahém díle v mozcích zvířat a lidí obejdou bez jakékoli dědičné informace. Že to ale s touto teorií nebude jen tak, ukázal už pře řadou let tým výzkumníku vedený Surachaiem Supattaponem z Darmouth Medical Schoul. Zjistili, že množení prionů výrazně usnadňuje přítomnost ribonukleové kyseliny přítomné v mozku a že tato RNA urychluje tvorbu infekčních částic 12krát. Supattapon byl představitelem skupina biologů, kteří ze vzniku prionových chorob podezírali viry. Poté, co Prusiner dostal za prionovou teorii, která úlohu virů vyloučila, Nobelovu cenu, byl názor o úloze neznámých retrovirů zameten pod koberec. Nyní s odstupem času začíná tato myšlenka nabývat nové obrysy. K těm co nyní oprášili starou myšlenku patří i Laura Manuelidis z Yale Medical School. Teorii o tom, že na vině jsou viry nebo jim podobné útvary dokládá fotografiemi z elektronového mikroskopu, na nichž jsou patrny záhadné kulovité útvary, jež svojí velikostí připomínají viry. Mají v průměru 25 nm a v buňkách infikovaných prionem se vyskytují ve zdravých buňkách pěstovaných v tkáňových kulturách, nikoli.

Virovou hypotézu podpořily v tomto týdnu zveřejněné informace z Roslin Institute v Edinburghu. Argumenty tohoto pracoviště jsou založeny na výsledcích pokusů, při kterých infikovali myši křeččími a nebo lidským infekčním materiálem.  Poté, co myši uhynuly, nebyli vědci téměř schopni v myších mozcích priony najít. Aby si udělali jasno zda nedošlo při pokusu k nějakému omylu, vzali z mozků těchto uhynulých myší mozkovou tkáň a znovu jí využili jako materiál navozující infekci. Smyslem pokusu bylo prověřit zda myši uhynuly na prionovou nemoc, nebo ne.  Podle prionové teorie by mozky, ve kterých nejsou priony, neměly být infekční. Ukázalo se, že infekční jsou. A jak!  Znovu všechny myši uhynuly a v jejich mozcích se priony (zašmodrchaný prionový protein) ani neukázaly.  „Virová teorie“ je přijatelná pro stále větší počet odborníků na transmisivní encefalopatie.  Prusinerova klasická prionová teorie si ale své příznivce také zatím uchovala.  K jejím skalním příznivcům patří například Chris Higgins, představitel anglického poradního výboru pro spongiformní encefalopatie. Inu, ani Angličani a Skotové se zatím na tom jak to je, neshodnou.
K vyřešení sporu jsme zřejmě už blízko. Nechť tomu ale bude jakkoli, v žádném případě to nebude znamenat, že bychom se infekčnosti proteinu zvaného prion, měli přestat obávat. Pokud se  ale ukáže, že spouštěcím mechanismem je něco na způsob virů, posune nás to směrem k lepším zítřkům. Třeba tím, že budeme mít větší šanci se proti prionovým chorobám, včetně stařecké demence způsobované Alzheimerovou chorobou, chránit pomocí očkování.

Prameny: Proc Natl Acad Sci U S A. doi: 10.1073/pnas.0609241104
New Scientist