Znajdź zawartość

Neandertalczycy, którzy praktykowali kanibalizm, mogli rozpowszechnić między sobą chorobę podobną do "choroby szalonych krów", czyli gąbczastego zwyrodnienia mózgu. Choroba ta prawdopodobnie osłabiła populację i zmniejszyła jej liczebność, przez co przyczyniła się znacznie do wyginięcia neandertalczyków. Jest to kolejna teoria próbująca wyjaśnić, co dokładnie spowodowało zniknięcie z powierzchni Ziemi tego gatunku ludzi pierwotnych, który powstał około 250 000 lat temu, a wyginął około 30 000 lat temu. Simon Underdown, autor publikacji na temat neandertalczyków, opowiada: Historia wyginięcia neandertalczyków jest jedną z najbardziej intrygujących w historii ewolucji ludzi. Do dziś nie wiemy, dlaczego istoty o tak dużych mózgach, rozwiniętej inteligencji i wielu innych cechach hominidów wyginęły. Aby rozwiązać tę zagadkę, Underdown analizował zachowania dobrze zbadanej grupy etnicznej ludzi współczesnych - plemienia Fore z Papui Nowej Gwinei. Plemię to praktykowało rytualny kanibalizm, podobnie do ludzi pierwotnych. Zdaniem naukowca, może to dostarczać danych na temat przypuszczalnej przyczyny zagłady neandertalczyków. Zjawisko kanibalizmu wśród neandertalczyków kilkakrotnie znajdowało swoje potwierdzenie w znaleziskach archeologicznych. Najważniejszego odkrycia poszlak mogących sugerować prawdziwość tej tezy dokonano w 1999 roku w jaskiniach należących do stanowiska archeologicznego Moula-Guercy we Francji. Szacowany wiek znaleziska to około 100 000 - 120 000 lat. Naukowcy odkryli w tym miejscu dowody, że neandertalczycy oczyszczali kości z wszelkich fragmentów mięśni i innych tkanek, a następnie rozbijali je za pomocą prowizorycznego kamiennego młota i kowadła. Następnie z odsłoniętego wnętrza kości wydobywano szpik kostny, a z wnętrza czaszek - mózgi. Nie jest do końca jasne, czy ludzie pierwotni zjadali siebie nawzajem. Udowodniono jednak u współczesnego plemienia Fore, że matki niektórych zmarłych dzieci odrywały fragmenty ich ciał, a mięso ludzkie uznawały za wartościowe źródło pożywienia. Pozwala to przypuszczać, że neandertalczycy mogli postępować podobnie. Od początku XX wieku antropolodzy zaczęli obserwować wśród przedstawicieli plemienia Fore chorobę, określaną jako kuru. Do lat 60. przypadłość ta osiągnęła rozmiary epidemii, zabijając ponad 1100 osób. Inne badania dowiodły, że to właśnie kanibalizm jest przyczyna tej choroby, będącej jednym z rodzajów zakaźnego gąbczastego zwyrodnienia mózgu (TSE - od ang. transmissible spongiform encephalopathy). Objawy tej choroby są bardzo podobne, jak w przebiegu znanego powszechnie BSE, atakującego bydło - powoduje zanikanie tkanki nerwowej i powstawanie przez to gąbczastej struktury mózgu. Charakteryzuje się ona upośledzeniem licznych funkcji mózgu: upośledzeniem umyłowym, zaburzeniami psychoruchowymi i innymi. W celu zbadania ewentualnego wpływu kanibalizmu wśród neandertalczyków na kondycję ich populacji, Underdown stworzył model, oparty na obserwacjach związanych z chorobą kuru. Obliczył on np., że hipotetyczna populacja złożona z 15 000 osobników zostałaby całkowicie zniszczona przez chorobę w czasie poniżej 250 lat. Badacz uważa, że w połączeniu z dodatkowymi czynnikami środowiskowymi, np. zmianą klimatu i pojawieniem się na Ziemi Homo sapiens, proces ten mógłby w przypadku neandertalczyków zachodzić jeszcze szybciej. Zdaniem naukowca, okres pomiędzy zjedzeniem zakażonego mięsa, a wystąpieniem objawów TSE jest tak długi, że ludzie pierwotni mogli nie dostrzec związku pomiędzy spożywaniem fragmentów ciał zmarłych i rozwojem choroby. Z tego powodu nie przestali oni praktykować swojego rytuału. Kolejnego istotnego odkrycia dokonano podczas analizy prionów, powodujących zarówno BSE, jak i kuru. Okazuje się bowiem, że priony są niezwykle oporne nawet na proces sterylizacji, uznany powszechnie za wystarczający do całkowitego wyniszczenia form życia. Może to oznaczać, że do infekcji wśród ludzi pierwotnych zachodziło także poprzez używanie wspólnych narzędzi. Z tego powodu możliwe jest, że chorobę przenosiły na siebie nawet osoby, które nie brały czynnego udziału w rytualnym kanibalizmie. Profesor Nick Barton, szef Instytutu Archeologii Uniwersytetu w Oxfordzie, ocenia pracę jako niezwykle interesującą i nowatorską. Dodaje: Większość badaczy uważa, że ciężko o zdefiniowanie pojedynczej przyczyny wyginięcia neandertalczyków. Zdaniem prof. Bartona, gdyby w badaniach genetycznych udowodniono podatność ludzi pierwotnych na TSE lub odnaleziono silniejsze dowody na powszechność kanibalizmu wśród neandtertalczyków, mogłoby to stanowić przełom w ocenie przyczyn wyginięcia tego gatunku.

Priony, które wywołują nieuleczalne na razie choroby neurodegeneracyjne, oddziałują na białka prawidłowe, zmieniając ich konformację. Reakcja łańcuchowa prowadzi do ciągłego przybywania białek o nieprawidłowej budowie. Skąd jednak biorą się pierwsze priony, porównywane przez naukowców z Emory University do jąder kondensacji w chmurach? Amerykanie odkryli właśnie u drożdży proteinę Lsb2, która sprzyja spontanicznemu powstawaniu prionów. Ustalono, że to niestabilne, szybko rozkładające się białko powstaje pod wpływem stresu komórkowego, np. gorąca. Agregaty nieprawidłowych białek, które występują w różnych chorobach neurodegeneracyjnych, np. chorobie Azheimera czy pląsawicy Huntingtona, zachowują się w pewnych okolicznościach jak priony, dlatego badania zespołu doktora Keitha Wilkinsona pozwalają zrozumieć, w jaki sposób metody radzenia sobie przez komórki ze stresem mogą prowadzić do gromadzenia się toksycznych protein. Nie ma bezpośredniego ludzkiego homologu Lsb2, ale może istnieć białko spełniające tę samą funkcję – uważa Wilkinson. Samo Lsb2 nie tworzy stabilnych prionów, ale wydaje się wiązać z innym białkiem – Sup35 - i sprzyjać jego akumulacji. Dopiero Sup35 tworzy priony. Lsb2 chroni przed maszynerią kontroli jakości wystarczająco dużo nowo powstałych prionów, by kilku udało się przemknąć. Badania zespołu z Emory University zostały sfinansowane przez Narodowe Instytuty Zdrowia.

Priony mogą się nagle pojawiać w zdrowej tkance mózgu. Katalizatorem reakcji obserwowanej przez autorów studium z The Scripps Research Institute oraz Uniwersyteckiego College'u Londyńskiego była powierzchnia stalowych przewodów. Wcześniejsze badania pokazały, że priony z łatwością wiążą się z tego typu powierzchniami i niezwykle skutecznie inicjują zakażenie. W najnowszym eksperymencie przewody pokryte niezarażonym homogenatem mózgu także zapoczątkowywały chorobę prionową w hodowli komórkowej, w dodatku myszy mogły się tą drogą zarazić. Choroby prionowe, takie jak sporadyczna postać choroby Creutzfeldta-Jakoba (ang. sporadic Creutzfeldt-Jakob disease, sCJD) u ludzi czy atypowa encefalopatia gąbczasta bydła, występują rzadko i losowo. Proponowano, by uznać, że przypadki te stanowią odzwierciedlenie rzadkich spontanicznych aktów powstawania prionów w mózgu. Nasze studium oferuje eksperymentalny dowód na potwierdzenie, że priony rzeczywiście tworzą się spontanicznie, i pokazuje, że zdarzeniom tym sprzyja kontakt ze stalowymi powierzchniami – twierdzi dr Charles Weissmann. Priony odkryto w 1982 r. Są to patologicznie uformowane białka, będące jedynymi znanymi czynnikami zakaźnymi niezawierającymi DNA ani RNA. W komórkach ssaków powstaje niegroźne fizjologiczne białko PRPc (od ang. Cellular Prion-Related Protein – komórkowa forma białka związanego z prionami), lecz po zakażeniu prionami następuje jego zmiana w patologiczną postać PRPsc (od ang. Prion-Related Protein - Scrappie form - PRP związane z chorobą scrappie). W końcowych stadiach choroby występują duże agregaty białka o nieprawidłowej konformacji. Towarzyszy temu masywne uszkodzenie komórek i tkanek. W amerykańsko-brytyjskim studium wykorzystano test Scrapie Cell Assay autorstwa Weissmanna. Za jego pomocą mierzono możliwości infekcyjne przewodów pokrytych prionami. Ku swojemu zaskoczeniu zespół stwierdził, że zakażenia wystąpiły także w grupie kontrolnej, stykającej się wyłącznie z drutami pokrytymi prawidłowymi mysimi komórkami. Było to tym dziwniejsze, że podczas eksperymentu bardzo rygorystycznie przestrzegano wszelkich wytycznych, by uniknąć skażenia prionami. Weissmann i John Collinge z UCL zauważyli, że kiedy PRPc nałoży się na stalowe przewody i zetknie z hodowlami komórkowymi, niewielka, ale istotna statystycznie część drutów wywoła zakażenie komórek prionami. Po przeniesieniu ich na myszy choroba nadal postępuje. Weissmann podkreśla, że istnieje alternatywne wyjaśnienie zaobserwowanego zjawiska. Infekcyjne priony mogą być zawsze obecne w mózgu w stężeniach niewykrywalnych dla konwencjonalnych metod (normalnie są one rozkładane w takim samym tempie, jak powstają). Metalowa powierzchnia koncentrowałaby zaś patologiczne białka, zwiększając skuteczność detekcji.

Badacze ze Szpitala Uniwersyteckiego w Zurychu przeprowadzili eksperymenty na myszach i stwierdzili, że białko prionowe, o którym tak dużo się mówi w kontekście choroby Creutzfeldta-Jakoba, odgrywa ważną rolę w utrzymywaniu w dobrym stanie osłonek mielinowych włókien nerwowych (Nature Neuroscience). Szwajcarzy uważają, że brak białka prionowego (PrPC) powoduje choroby obwodowego układu nerwowego. Jeden z ekspertów posunął się nawet do twierdzenia, że białka prionowe w normalnej konformacji pełnią w organizmie wiele istotnych funkcji. Już w ramach wcześniejszych badań sugerowano bowiem, że mogą nas one chronić przed chorobą Alzheimera – do takich wniosków doszedł w 2007 r. prof. Nigel Hooper z Uniwersytetu w Leeds - oraz wiązać się ze zmysłem powonienia. Specjaliści ze szpitala w Zurychu wyhodowali myszy ze zmniejszoną ilością PrPC w organizmie. Choć wiadomo, że zwierzęta takie są odporniejsze na pasażowalne encefalopatie gąbczaste, na późniejszych etapach życia występuje u nich wiele anomalii dotyczących obwodowego układu nerwowego oraz otoczek mielinowych włókien nerwowych. Szwajcarzy sprawdzali, jak wpłynie usunięcie PrPC na same komórki nerwowe oraz na komórki Schwanna, które tworzą wzdłuż aksonów osłonkę mielinową. Okazało się, że kiedy eliminowano białka prionowe z komórek Schwanna, nic się działo, lecz gdy powtarzano ten sam zabieg na neuronach, prowadziło to do rozkładu mieliny i ich degeneracji. Choć odkrycie wydaje się przełomowe, na razie badacze przestrzegają przed pochopnym typowaniem chorób obwodowego układu nerwowego, które można by porównać do modelu mysiego.

Priony - białkowe czynniki zakaźne pozbawione materiału genetycznego w formie DNA lub RNA - mogą podlegać ewolucji i selekcji naturalnej, uważają naukowcy z Scripps Research Institute. Choroby prionowe są aktualnie uznawane za nieuleczalne. Ich patogeneza polega na modyfikacji struktury prawidłowego białka neuronów, noszącego nazwę PrPC, poprzez kontakt z jego patologicznie uformowaną odmianą, nazywaną PrPSC. Powstające w tym procesie wadliwe cząsteczki protein mogą niszczyć kolejne cząsteczki PrPC lub tworzyć złogi, których akumulacja prowadzi do obumierania neuronów. W internetowej edycji czasopisma Science pojawiła się przedwczoraj (tzn. w Nowy Rok) publikacja rzucająca nowe światło na choroby prionowe. Jej autorzy, kierowani przez dr. Charlesa Weissmanna, udowadniają po raz pierwszy w historii możliwość zajścia u prionów procesu ewolucji, niespotykanego wcześniej u białkowych form zakaźnych. Pierwszy etap eksperymentu polegał na przeniesieniu prionów z mózgów do komórek hodowanych in vitro. Jak się okazało, po pewnym czasie populacja patologicznych białek szybko zmieniła swoją strukturę i została zdominowana przez formę PrPSC dostosowaną do rozwoju w hodowli komórkowej. Po przeszczepieniu patologicznego białka z powrotem do mózgów sytuacja odwróciła się, a większość w populacji znów zaczęły stanowić priony zoptymalizowane do wzrostu in vivo. W dalszej części doświadczenia ponownie pobrano priony z mózgów i umieszczono je w hodowli komórek nerwowych. Tym razem jednak, po osiągnięciu dominacji przez "hodowlaną" formę PrPSC, do pożywki dodano swainsoninę - substancję występującą u niektórych roślin i grzybów, znaną ze swojej zdolności do spowalniania rozwoju infekcji prionowej. Efektem interwencji było szybkie wytworzenie formy prionu opornej na działanie tego środka. Po dodaniu pożywki niezawierającej swainsoniny ponownie stwierdzono wzrost odsetka prionów wrażliwych na lek. Praca opublikowana przez zespół dr. Weissmanna jest pierwszym dowodem na istnienie selekcji naturalnej oraz ewolucji wśród prionów. Dokonane odkrycie może oznaczać, że próby leczenia chorób prionowych powinny skupiać się nie na zmieniających się nieustannie formach PrPSC, lecz na PrPC, zachowującej wysoką jednorodność dzięki niezmiennemu "przepisowi" na to białko zapisanemu w genach.

Zespół kierowany przez naukowców z University of Toronto opublikował na łamach czasopisma PLoS ONE pracę wyjaśniającą prawdopodobne pochodzenie tzw. białka prionowego. Dokonane odkrycie ułatwi pracę badaczom poszukującym terapii przeciwko chorobom powodowanym przez ten niezwykły czynnik zakaźny. Priony to bez wątpienia twory niezwykłe. Są jedyną znaną grupą czynników zakaźnych, które do replikacji nie potrzebują kwasów nukleinowych (DNA lub RNA); jedynym nośnikiem potrzebnym do ich namnażania jest jedyny element prionu, czyli nieprawidłowo uformowana (lub, jak mawiają specjaliści, złożona) cząsteczka białka o nazwie PrP. Co jest jeszcze ciekawsze, prawidłowy wariant tej samej proteiny jest elementem niezbędnym do prawidłowego funkcjonowania mózgu, lecz jego kontakt z prionem kończy się zaburzeniem kształtu cząsteczki i przyjęciem przez nią właściwości patogennych i zakaźnych. Choć od odkrycia prionów minęło ponad 20 lat, dotychczas nie było wiadomo, jakie jest ewolucyjne pochodzenie białka PrP. Dane na ten temat udało się zebrać badaczom kierowanym przez dr. Gerolda Schmitta-Ulmsa z University of Toronto. Dzięki analizie sekwencji DNA kodującej to białko udało się ustalić, że wywodzi się ono od rodziny białek ZIP, pełniących rolę transporterów jonów metali. Proteiny te są wytwarzane przez wiele tkanek, lecz miejscem ich wyjątkowo intensywnej syntezy jest, podobnie jak w przypadku PrP, mózg. Do rozdzielenia szlaków ewolucji białek ZIP oraz PrP doszło najprawdopodobniej jeszcze przed wyodrębnieniem się linii rozwojowej kręgowców, o czym ma świadczyć odmienny charakter tych protein nawet u wielu prostych przedstawicieli kręgowców. Autorzy odkrycia liczą, że wiedza zdobyta dzięki ich badaniom pozwoli na lepsze zrozumienie podłoża chorób prionowych, do których zaliczamy m.in. chorobę Creutzfeldta-Jakoba u ludzi, scrappie u owiec oraz gąbczaste zwyrodnienie mózgu (BSE) u bydła. Obecnie schorzenia te uznawane są za nieuleczalne i są śmiertelne w 100% przypadków.

Priony, białka uznawane za jedyny czynnik zakaźny pozbawiony materiału genetycznego, wciąż pozostają wielką zagadką dla nauki. Choć powstało kilka hipotez na temat możliwego pochodzenia tych patogenów, dotychczas brakowało dowodów na prawdziwość którejkolwiek z nich. Najnowsze badania, których wyniki opublikowano w czasopiśmie Neuron, rzucają nowe światło na proces powstawania prionów. O prionach wciąż wiadomo niewiele. Z dotychczasowych badań wynika, że są one wadliwie ukształtowaną przestrzennie formą białek występujących normalnie w ustroju, zaś kontakt cząsteczki prionu z białkiem prawidłowym powoduje zmianę konformacji (kształtu cząsteczki) tego ostatniego. Udało się w ten sposób wyjaśnić mechanizm powielania prionów, lecz nie wciąż tłumaczyło, skąd wzięły się pierwsze wadliwe molekuły. Jedna z najpopularniejszych hipotez dotyczących tego zagadnienia głosi, że pierwsze priony powstały w wyniku mutacji w genie kodującym prawidłową wersję białka prionowego. Mutacja ta miałą powodować zmianę konformacji cząsteczek tej proteiny do postaci łudząco podobnej do prionu i nadawać jej zdolność do zaburzania struktury prawidłowych molekuł. Oznaczało to, że gdyby białko zwierzęcia obarczonego mutacją trafiło do ustroju zwierzęcia zdrowego, także ono zaczęłoby wytwarzać priony, nawet pomimo prawidłowego DNA. Aby ocenić prawdziwość opisywanej hipotezy, zespół dr. Walkera Jacksona, pracownika Whitehead Institute for Biomedical Research, wykorzystał zmodyfikowane genetycznie myszy. Zwierzęta pozbawiono prawidłowej wersji genu zwanego PrP i zastąpiono go jego zmutowaną wersją, występującą u dzieci chorych na chorobię prionową zwaną śmiertelną bezsennością rodzinną (ang. fatal familial insomnia - FFI). Celem eksperymentu było sprawdzenie, czy priony powstające w wyniku FFI mają właściwości zakaźne i czy mogą powodować rozwój choroby u zwierząt zdrowych, tzn. pozbawionych mutacji w genie kodującym PrP. Po osiągnięciu dojrzałości myszy posiadające wadliwą wersję genu kodującego PrP zaczęły prezentować wiele objawów charakterystycznych dla FFI. Także w ich mózgach doszło do zmian charakterystycznych dla obecności prionów. Co jest jednak najważniejsze, przeszczep fragmentów mózgów myszy obarczonych mutacją wywoływał identyczną chorobę także u myszy zdrowych. Odkrycie dokonane przez zespół dr. Jacksona rozwiązuje jedną z najważniejszych zagadek dotyczących prionów. Badacze z Whitehead Institute potwierdzają w ten sposób, że choć mutacje nie są u ssaków zakaźne same w sobie, ich efekty mogą w skrajnych przypadkach być przekazywane pomiędzy poszczególnymi osobnikami.

Priony, zakaźne białka odpowiedzialne za gąbczaste zwyrodnienia mózgu, mogą przetrwać w glebie przez całe lata - informują naukowcy. Oznacza to, że zwierzęta hodowlane mogą z łatwością zakazić się chorobą poprzez zakażoną paszę. Odkrycia dokonali naukowcy z Instytutu Biologii Molekularnej i Ekologii Stosowanej należącego do Instytutu Fraunhofera. Prowadzili oni badania nad prionem powodującym scrapie - chorobę owiec charakteryzującą się, podobnie jak w przypadku innych chorób spowodowanych przez te białka, degeneracją mózgu. Zakażone zwierzęta wykazują objawy utraty orientacji w przestrzeni, a intensywne drapanie skóry, spowodowane najprawdopodobniej przez nieustanne uczucie swędzenia, prowadzi do utraty dużych połaci sierści (stąd nazwa choroby - angielski rzeczownik scrap oznacza strzęp, kawałek). Ostatecznie wszystkie zainfekowane zwierzęta giną. Naukowcy postanowili zbadać, jak duże jest ryzyko przetrwania chorobotwórczych protein w glebie. Precyzyjna odpowiedź na to pytanie może być istotna m.in. z uwagi na zakładanie pastwisk w miejscach, w których stwierdzono wcześniej przypadki scrapie, lub wykorzystywania rosnącej w nich trawy do produkcji pasz. Wielu specjalistów już wcześniej brało takie zagrożenie pod uwagę, gdyż priony są niemal całkowicie oporne na większość stosowanych obecnie form sterylizacji i dezynfekcji. Badania, przeprowadzone wspólnie z przedstawicielami Instytutu Kocha oraz Instytutu Loefflera, zostały zlecone przez niemieckie Ministerstwo Środowiska, Ochrony Przyrody i Bezpieczeństwa Atomowego, a poprowadził je dr Björn Seidel. Eksperyment polegał na wymieszaniu białka odpowiedzialnego za rozwój choroby z glebą oraz wykonywaniu regularnych analiz w poszukiwaniu jego obecności w badanych próbkach. Wyniki są zatrważające: wyizolowanie prionów z gleby było możliwe nawet po dwudziestu dziewięciu miesiącach od rozpoczęcia badania. Kolejnym parametrem, który należało ocenić, była aktywność chorobotwórcza wykrytych protein. Niestety uzyskane informacje nie nastrajają optymistycznie. Z nieznanych przyczyn białka wydobyte z gleby powodowały znacznie szybszy rozwój choroby, niż "świeże" cząsteczki. Co więcej, na scrapie zapadły wszystkie zwierzęta, które karmiono skażoną paszą. Wyniki badań sugerują, że spożywanie przez zwierzęta zanieczyszczonego pokarmu może doprowadzić do infekcji prionowej. Najprawdopodobniej możliwe jest także zakażenie poprzez wody powierzchniowe, lecz nie określono dokładnie prawdopodobieństwa takiej formy transmisji choroby. Na szczęście dla nas, są też dobre wiadomości: nic nie wskazuje na to, by proteiny powodujące scrapie mogły zaatakować człowieka. Badacze z Instytutu Fraunhofera planują na najbliższe miesiące rozpoczęcie badań, których celem będzie zbadanie właściwości prionów powodujących dwie inne choroby: bydlęce gąbczaste zwyrodnienie mózgu (ang. bovine spongiform encephalopathy - BSE) oraz przewlekłą chorobę wyniszczającą (ang. chronic wasting disease - CWD), atakującą głównie zwierzynę leśną. Rezultaty tych eksperymentów będą bez wątpienia istotne dla ochrony przyrody, przemysłu spożywczego, a być może także dla ochrony zdrowia ludzkiego.

Badacze z Uniwersytetu Teksańskiego wytworzyli, używając bardzo prostych technik, nowe szczepy prionów. Jak twierdzą, wytworzone przez nich patogeny wywołują u zwierząt laboratoryjnych objawy całkowicie inne od tych powodowanych przez jakikolwiek znany szczep tych chorobotwórczych cząsteczek. Priony to niezwykła grupa czynników chorobotwórczych. Są zbudowane w stu procentach z białka, co czyni je jedynymi cząsteczkami chorobotwórczymi niezawierającymi kwasu nukleinowego (RNA lub DNA). Co więcej, powstają z własnych protein organizmu - od swojego prawidłowego wariantu różnią się jedynie ułożeniem przestrzennym atomów wchodzących w ich skład, czyli konformacją przestrzenną. Po transformacji do formy szkodliwej atakują centralny układ nerwowy, powodując choroby zwane zakaźnymi gąbczastymi zwyrodnieniami mózgu (ang. transmissible spongiform encephalopathies - TSEs). Dotychczas uważano, że zaburzenia spowodowane przez określony szczep prionów mogą powstawać niemal wyłącznie u przedstawicieli określonego gatunku, a przypadki ich przeniesienia pomiędzy gatunkami są ogromną rzadkością. Badacze z Uniwersytetu Teksańskiego postanowili sprawdzić, czy wymuszenie ominięcia tej bariery jest możliwe w warunkach laboratoryjnych. Zmieszali w tym celu białka pobrane ze zdrowych komórek chomika i wymieszali je z proteinami chorej myszy. Celem eksperymentu było sprawdzenie, czy cząsteczki powstające w wyniku opisanej reakcji będą w stanie spowodować rozwój choroby u chomika. Innymi słowy, badacze chcieli sprawdzić, czy możliwa jest międzygatunkowa infekcja prionowa. Wymuszamy tutaj pewiem układ, mieszając to wszystko ze sobą, ale to [badanie] sugeruje, że różnorodność możliwych prionów jest naprawdę bardzo duża - tłumaczy najważniejszy wniosek z eksperymentu prof. Claudio Soto, jeden z naukowców biorących udział w eksperymencie. Dodaje: nie powinniśmy być zaskoczeni, jeśli nowe granice zostaną przekroczone i powstaną nowe priony. Istnieje potencjał do rozwoju ogromnej różnorodności nowych prionów zakaźnych, spośród których część może powodować dramatyczne skutki. Ten sam zespół naukowców udowodnił wcześniej, że możliwe jest przeprowadzenie replikacji białek zakaźnych in vitro, a więc poza organizmem. W tym celu wykorzystano technikę zwaną cykliczną amplifikacją wadliwego składania białek (ang. protein misfolding cyclic amplification - PMCA), polegającą na symulowaniu w przyśpieszonym tempie następujących po sobie etapów potrzebnych do wytworzenia prionów. Dzięki badaniu udowodniono postanowioną wcześniej hipotezę, że priony powstają w wyniku wymuszenia zmiany struktury prawidłowego białka przez jego wadliwy odpowiednik. Tym razem wykazano, że proces ten jest możliwy nawet wtedy, kiedy białka pochodzą z różnych organizmów. Zdaniem prof. Soto, dokonane odkrycie może mieć istotne zastosowanie w medycynie. Jego zdaniem przeprowadzony eksperyment dowodzi, jak poważnym zagrożeniem są priony: jednym z najbardziej przerażających problemów medycyny w ostatnich dziesięcioleciach było wyłonienie się nowej, śmiertelnej choroby prionowej człowieka - wariantu choroby Creutzfelda-Jakoba [vCJD - przyp. red.], która powstała w wyniku międzygatunkowego przeniesienia gąbczastego zwyrodnienia mózgu [bSE - przyp. red.] od bydła. Nasze odkrycie sugeruje, że liczba możliwych rodzajów prionów nie jest ograniczona do tych obecnie znanych, lecz jest prawdopodobne, że może powstać wiele unikalnych sposobów składania białek powodujących choroby zakaźne. Możliwe, że niektóre z nich mogą powstawać w wyniku transmisji międzygatunkowej. Wyniki badań zespołu z Teksasu opublikowano w czasopiśme Cell, od lat uznawanym za jedno z najbardziej prestiżowych w świecie nauk biologicznych.

Odkryte w 1982 priony, patologicznie uformowane ("złożone") białka zdolne do infekowania żywych organizmów (są jedynymi znanymi czynnikami zakaźnymi niezawierającymi DNA ani RNA), po przedostaniu się do organizmu powodują w nim istne spustoszenie. Wiążąc się ze swoim prawidłowym odpowiednikiem, zmuszają go do zmiany własnej struktury, powodując tym samym upośledzenie jego funkcji i jednocześnie nadają mu własności infekcyjne, czyli zdolność do zaburzania kolejnych cząsteczek tej samej proteiny. Okazuje się jednak, że białko, którego patologiczna forma jest właśnie prionem, w swojej prawidłowej postaci jest niezwykle ważnym czynnikiem chroniącym mózg przed uszkodzeniem z przemęczenia. O odkryciu donoszą naukowcy z amerykańskiego Uniwersytetu Rockefellera. Mechanizm działania prionów był znany od stosunkowo dawna, lecz brakowało danych na temat fizjologicznej funkcji białka, z którego powstają. Z dokonanych przez Amerykanów badań wynika, że proteina ta, zwana PRPc (od ang. Cellular Prion-Related Protein- komórkowa forma białka związanego z prionami), chroni neurony przed przepracowaniem. W eksperymencie wykorzystano myszy, u których celowo wyłączono gen kodujący PRPc, co spowodowało utratę zdolności do jego produkcji. Badacze wykazali, że komórki mózgu takich myszy reagują na bodźce (w tym wypadku była to sztuczna stymulacja lekami) zbyt długo i intensywnie, przez co szybciej się "zużywają" i obumierają. Prowadzi to do oczywistego wniosku, że wspomniane białko odpowiada za regulację intensywności odpowiedzi neuronu na stymulację. Tłumaczy to rozwój demencji i zanik tkanki nerwowej spowodowany zamianą fizjologicznej formy PRPc w postać patologiczną, zwaną PRPsc (od ang. Prion-Related Protein - Scrappie form - PRP związane z chorobą scrappie, czyli gąbczastym zwyrodnieniem mózgu u owiec). Odkrycie naukowców z Uniwersytetu Rockefellera rodzi nadzieję na powstrzymanie lub chociaż opóźnienie rozwoju objawów chorób prionowych, takich jak BSE, choroba Creutzfelda-Jakoba czy kuru. Do tej pory bowiem schorzenia te były uznawane za śmiertelne w stu procentach przypadków. Być może próba farmakologicznego "uspokojenia" czynności mózgu pozwoli na zwalczenie objawów (lecz, niestety, nie przyczyny) tego typu zaburzeń

Znamy szereg chorób prionowych zwierząt i ludzi, np. chorobę szalonych krów (gąbczastą encefalopatię bydła) czy chorobę Creutzfelda–Jacoba. Problem polega na tym, że trudno wykryć priony, zanim nie pojawią się już objawy samej choroby. Badacze z Uniwersytetu Cornella opracowali jednak ciekawy czujnik. Jest to miniaturowy kamerton, czyli nanorezonator, który zmienia wydawany dźwięk, gdy przyłączy się do niego prion. Połączenie z prionem zwiększa jego masę, stąd zmiana częstotliwości drgań. Podobne urządzenia wykorzystuje się już do detekcji bakterii, ale priony stanowią większe wyzwanie, bo są dużo mniejsze, lżejsze, a ich stężenie we krwi mniejsze. Amerykanie pracujący pod przewodnictwem Harolda Craigheada pokryli nanorezonator przeciwciałami, które przywierają do prionów. Następnie włożyli urządzenie do solanki z patologicznymi białkami. Priony przyłączały się do przeciwciał, ale ze względu na nikłą masę, niemal nie zmieniały tonu wydawanego przez kamerton. Aby "podkręcić" efekt, naukowcy zanurzali diapazon w drugim roztworze. Tym razem zawierał on kolejne przeciwciała, które przywierały do prionów związanych już z rezonatorem. Potem przychodziła kolej na roztwór tlenków metali. W ten sposób na tyle zwiększano wagę, że zauważalnie zmieniało to częstotliwość drgań nanorezonatora. Pojęcie prionu zostało wprowadzone przez Stanleya Prusinera w 1981 roku (w 1997 otrzymał za swoje odkrycie Nagrodę Nobla). Prion jest białkiem zbudowanym z ok. 250 aminokwasów. Występuje w zdrowych komórkach i jest powiązane z błoną komórkową (oznacza się je symbolem PrPc). Gdy geny kodujące te białka ulegną mutacji, powstają białka o zmienionej konformacji. Są to tzw. białka prionowe patologiczne PrPsc. PrPsc kumuluje się wewnątrz komórki, prowadząc ostatecznie do jej śmierci. Białko prionowe patologiczne tworzy się nie tylko z powodu zmian genetycznych, lecz także w obecności patologicznych białek prionowych (dlatego mówi się, że choroby prionowe są równocześnie zakaźne i dziedziczne). Kiedyś jedyną metodą wykrycia prionów było pobranie krwi od osoby, u której podejrzewało się chorobę prionową, i wstrzyknięcie jej zwierzęciu. Po kilku miesiącach uśmiercano je i pobierano próbkę tkanki mózgowej. Trafność takiej metody była bardzo niska i wynosiła 31%. Eksperci sądzą, że część populacji to nosiciele chorób prionowych i w przyszłości może nastąpić wzrost liczby zachorowań. Ulepszona metoda skryningu przyda się np. w bankach krwi, gdzie można by wyeliminować skażone zapasy. Ostatnimi czasy naukowcy opracowali metodę zwiększania liczby prionów w próbkach krwi pobranych od zarażonych chomików. Dzięki temu zabiegowi łatwiej je było wykryć. Wynaleziono też żywicę, która wiązała wadliwe białka i pozwalała je usunąć. Nie wiadomo jednak, czy technika ta sprawdzi się w przypadku ludzkich prionów. Metoda z nanorezonatorem daje natychmiastowe wyniki. Trzeba ją jednak ulepszyć. Urządzenie powinno działać nie w solance, ale po zetknięciu z krwią. Znajdują się w niej białka i inne związki chemiczne gospodarza. Nie będzie więc łatwo spowodować, by przeciwciała wiązały tylko priony.

Uwaga, miłośnicy kuchni francuskiej! Jedzenie foie gras, czyli stłuszczonej gęsiej wątróbki, może u osób z genetyczną podatnością na tę chorobę wywoływać amyloidozę – ostrzegają naukowcy z University of Tennessee. Amerykanie prowadzili eksperymenty na myszach. Okazało się, że amyloidoza może się przenosić za pośrednictwem pokarmów w sposób podobny do choroby Creutzfeldta-Jakoba. Przypominamy, że na gąbczaste zwyrodnienie mózgu zapadają osoby, które zjadły mięso wołowe zawierające zdegenerowane mikrocząsteczki białka, czyli priony. Amyloidoza atakuje narządy akumulujące nieprawidłowo zbudowane białko. Najczęściej są to serce, nerki, układy nerwowy i pokarmowy. W badaniach wykorzystano myszy zmodyfikowane genetycznie w ten sposób, by były podatne na zachorowanie. Kiedy takim myszom wstrzykiwano lub podawano z jedzeniem amyloid wyekstrahowany z foie gras, u zwierząt powstawały rozległe układowe depozyty – donosi zespół dr. Alana Solomona. Warto przypomnieć, że choroba Alzheimera także bywa uznawana za amyloidozę. Pojawiające się objawy są często niejednoznaczne i bardzo zróżnicowane. U jednych osób będą to zmęczenie i utrata wagi, u innych powiększenie i uszkodzenie nerek. [...] Zakładamy, że ta i być może inne postaci amyloidozy są przenaszalne, ze względu na zakaźny charakter chorób prionowych. Poza foie gras, dietetycznym źródłem takich białek mogą być mięso owcze oraz pochodzące od pozornie zdrowego bydła.

Białka pobrane z mózgów osób cierpiących na chorobę Alzheimera, które wstrzyknięto następnie do mózgu zmodyfikowanych genetycznie myszy, powodowały tam spustoszenia o podobnym patologicznym charakterze. Odkrycie sugeruje, że związane z alzheimeryzmem zniekształcone białka mogą się same "rozsiewać", podobnie jak ma to miejsce w przypadku prionów wywołujących chorobę wściekłych krów. Dokładne przyczyny choroby Alzheimera nie są znane. Wiadomo tylko, że beta-amyloid przyczynia się do powstawania uszkadzających neurony blaszek. Zmiany neurologiczne dokonują się latami (następuje ich akumulacja). Zastanawiając się, jak beta-amyloid przyczynia się do powstawania blaszek, eksperci zaczęli przypuszczać, że możemy mieć do czynienia z procesem podobnym do chorób prionowych. Pojęcie prionu zostało wprowadzone przez Stanleya Prusinera w 1981 roku (w 1997 otrzymał za swoje odkrycie Nagrodę Nobla). Prion jest białkiem zbudowanym z ok. 250 aminokwasów. Występuje w zdrowych komórkach i jest powiązane z błoną komórkową (oznacza się je symbolem PrPc). Gdy geny kodujące te białka ulegną mutacji, powstają białka o zmienionej konformacji. Są to tzw. białka prionowe patologiczne PrPsc. PrPsc kumuluje się wewnątrz komórki, prowadząc ostatecznie do jej śmierci. Białko prionowe patologiczne tworzy się nie tylko z powodu zmian genetycznych, lecz także w obecności patologicznych białek prionowych (dlatego mówi się, że choroby prionowe są równocześnie zakaźne i dziedziczne). Priony zmieniają na swoje podobieństwo otaczające tkanki. Do chorób prionowych należą, oprócz choroby wściekłych krów, czyli choroby Creutzfeldta-Jakoba, śmiertelna dziedziczna bezsenność, zespół Gerstmanna-Strausslera-Scheinkera czy kuru. Lary Walker z Emory University w Atlancie podkreśla, że chociaż wcześniejsze badania na marmozetach i myszach wykazały, że wstrzykiwanie zwierzętom ekstraktów z mózgów chorych uruchamiało tworzenie się blaszek, nie było wiadomo, czy odpowiada za to sam beta-amyloid, czy też inny związek chemiczny. Aby to sprawdzić, zespół Walkera posłużył się tzw. myszami APP23, które wyposażono w ludzki zmutowany gen, by w starszym wieku zaczęły się u nich pojawiać zmiany charakterystyczne dla alzheimeryzmu. Kiedy młodym gryzoniom APP23 podano ekstrakty z mózgu ludzi zmarłych na chorobę Alzheimera (lub starych myszy APP23), blaszki tworzyły się u nich w ciągu tygodni, a nie jak zazwyczaj ma to miejsce w ciągu roku. Jeśli jednak preparaty pobrane od starych gryzoni poddawano działaniu cząsteczek, które wiązały się z beta-amyloidem i przez to go unieczynniały, po wstrzyknięciu młodym myszom nie obserwowano powstawania charakterystycznych zmian neurodegeneracyjnych. Po raz pierwszy wykazaliśmy, że to beta-amyloid jest czynnikiem samorozsiewającym się — podsumowuje Walker. Podkreśla on jednak, że u myszy, które nie mają odpowiednich predyspozycji, obecność beta-amyloidu nie powoduje przyspieszenia formowania się blaszek. O wynikach badań jego zespołu można przeczytać na łamach magazynu Science.