Geenialttiuden ymmärtäminen sytokiinimyrskyihin

Siirry osioon

• Genomisekvensointi tunnistaa mutaatiot
• Geneettisten varianttien tulkinta
• Kliiniset tapausesimerkit
• Laboratoriovalidointitutkimus
• Tuleva geneettinen seulonta
• Koko tekstitys

Genomisekvensointi tunnistaa mutaatiot

Koko-eksomi- ja koko-genomisekvensointi ovat yleistyneet lääketieteellisessä käytännössä. Lääketieteen tohtori Randy Cronin mukaan nämä kehittyneet geneettiset testit voivat paljastaa harvinaisia heterotsygoottisia mutaatioita oireettomilla henkilöillä. Vaikka nämä mutaatiot eivät välttämättä heti aiheuta sairautta, ne voivat lisätä alttiutta vakaville tulehduksellisille reaktioille infektioiden tai muiden laukaisevien tekijöiden yhteydessä.

Geneettisten varianttien tulkinta

Geneettisen mutaation löytyminen ei automaattisesti tarkoita, että se olisi patogeeninen tai sairautta aiheuttava. Lääketieteen tohtori Randy Cron korostaa huolellisen analyysin tärkeyttä. Tietokonealgoritmit voivat arvioida mutaation haitallisuutta tekijöiden, kuten evoluutionen säilymisen tai proteiinirakenteen radikaalien muutosten, perusteella. Nämä in silico -ennusteet eivät kuitenkaan ole täydellisiä ja vaativat vahvistusta.

Kliiniset tapausesimerkit

Lääketieteen tohtori Randy Cron kuvaa vakuuttavan tapauksen 18-vuotiaasta kilpaurheilijasta, jolla ilmeni makrofagien aktivaatio-oireyhtymä (MAS), vakava sytokiinimyrskytila. Geneettinen testaus paljasti yhden kappaleen mutaation perforiinitierakenteessa, joka häiritsi osittain immuunitoimintaa. Roomassa kollega tunnisti potilaan, jolla oli identtinen mutaatio ja samankaltainen kliininen oirekuva. Kiinnostavaa on, että molempien potilaiden isillä oli sama mutaatio, mutta he eivät olleet koskaan kärsineet sytokiinimyrskystä, mikä korostaa ympäristötekijöiden merkitystä.

Laboratoriovalidointitutkimus

Geneettisen variantin kliinisen merkityksen vahvistaminen edellyttää laajaa laboratoriotyötä. Dr. Cronin laboratorio tutkii näitä mutaatioita soluissa selvittääkseen niiden vaikutuksia immuunireitteihin, kuten luonnollisten tappajasolujen toimintaan. Yhteistyö ulottuu in vivo -tutkimuksiin. Kollega Pennsylvanian yliopistossa auttaa tutkimaan näitä mutaatioita geneettisesti muunnetuilla hiirillä havaitakseen, aiheuttavatko ne sytokiinimyrskyn elävissä eläimissä.

Tuleva geneettinen seulonta

Koko genomin sekvensoinnin aleneva hinta tekee laajamittaisesta geneettisestä seulonnasta tulevaisuuden mahdollisuuden. Lääketieteen tohtori Randy Cron pohtii, että se voisi joskus korvata yksittäisten sairauksien seulonnan syntymässä. Suuret eettiset ja käytännön kysymykset datan omistajuudesta ja tiedon kliinisestä arvosta jäävät kuitenkin avoimiksi. Keskeinen haaste on tietää, mitä tehdä geneettisellä löydöksellä, erityisesti kun sen ilmeneminen riippuu tuntemattomista tulevista laukaisevista tekijöistä.

Koko tekstitys

Yhä useammat ihmiset tekevät koko-eksomi- ja koko-genomisekvensointia. Näitä mutaatioita löydetään todennäköisesti yhä useammilta oireettomilta henkilöiltä.

Ehkä ihmisten tulisi olla tietoisia ja ymmärtää näiden harvinaisten heterotsygoottisten mutaatioiden merkitys? Vaikka ne eivät välttämättä aiheuta tiettyä vakavaa sairautta sillä hetkellä, ne voivat tehdä heistä alttiimpia vaurioille infektioiden tai muiden sairauksien kautta.

Lääketieteen tohtori Randy Cron: Kyllä, on mahdollista, että tulevaisuudessa näin tulee olemaan. En halua kuulostaa orwellilaiselta, mutta voi olla, että yksittäisten sairauksien, kuten Tay-Sachsin taudin, seulomisen sijaan teemme koko genomin sekvensoinnin syntymässä.

Kuka saa nämä tiedot ja mitä niille tehdään, ei ole suoraviivaista, ja hinta laskee koko ajan. Joten tämä ei ole täysin ennenkuulumatonta.

Mutta datan analysointi ja sen jälkeen tiedon käyttö, vaikka löytäisit mutaation, on haasteellista. Mutaation löytyminen ei ensinnäkään tarkoita, että se olisi patogeeninen tai sairautta aiheuttava. Toiseksi, vaikka se osaltaan voisi aiheuttaa sairautta, se ei välttämättä koskaan ilmenisi, ellet ole tulehduksellisessa tilassa tai saa sopivaa laukaisevaa tekijää.

Esimerkiksi minulla oli toinen potilas, teini-ikäinen, joka sai MAS:n eli sytokiinimyrskyn 18-vuotiaana. Hän oli ollut täysin terve ennen sairastumista – itse asiassa kilpaurheilija.

Hän sairastui hyvin pahasti. Hänellä osoittautui olevan yhden kappaleen mutaatio yhdessä näistä geeneistä perforiinitierakenteessa. Veimme mutaation laboratorioon ja osoitimme, että se häiritsi osittain tätä reittiä ja heikensi immuunijärjestelmän tappokykyä, kuten aiemmin mainitsimme.

Kollegani Roomassa oli potilas, jolla oli täsmälleen sama mutaatio, ja hänellä oli hyvin samankaltainen sytokiinimyrsky. Kävi ilmi, että molempien potilaiden isillä oli sama mutaatio.

Mutta heillä ei ollut koskaan ollut sytokiinimyrskyä. He elivät koko elämänsä, ainakin siihen asti, ilman sitä. Roomalaisen potilaan isällä oli kuitenkin hieman kohonnut seerumin ferritiini, yksi sytokiinimyrskyn merkkiöistä, jopa perustasolla.

En ole varma, miksi. Myös isällä ja roomalaisella potilaalla, kun tämä oli kliinisesti terve, heidän luonnollisten tappajasolujen toimintansa oli noin puolet normaalista. Joten suurimman osan ajasta se sietää.

Mutta vain siksi, että sinulla on tietty mutaatio, sinun on ehkä tutkittava melkein jokainen mutaatio. On olemassa algoritmeja, jotka sanovat, että tämä mutaatio on säilynyt useissa lajeissa, mikä viittaa siihen, että se on erittäin tärkeää olla muuttamatta sitä, esimerkiksi yhdestä aminohaposta toiseen.

Tai ne voivat sanoa, että se on niin radikaali muutos aminohapossa, että se häiritsee proteiinin muotoa tai toimintaa. Se on paljon todennäköisempää kuin toiset.

Mutta tässä vaiheessa jopa ns. in silico -todennäköisyydet mutaatioiden haitallisuudelle eivät ole täydellisiä. Siksi laboratorioni käyttää paljon aikaa tutkiessaan näitä mutaatioita soluissa nähdäkseen, vaikuttavatko ne tällä tavalla.

Ja tämä on vain in vitro -tutkimusta. Yksi kollegani Pennsylvanian yliopistossa on auttanut meitä tutkimalla joitain näistä hiirissä. Hiiret eivät ole ihmisiä, mutta olemme oppineet paljon immunologiasta hiiristä, ja niitä voidaan geneettisesti manipuloida.

Heillä voi olla samankaltainen mutaatio tai sama mutaatio, jos se on säilynyt ihmisissä ja hiirissä, ja nähdä, aiheuttavatko ne mahdollisen sytokiinimyrskyn in vivo eli elävissä eläimissä.