W szkole uczą nas, że rozprzestrzeniają się tylko geny – nazwijmy to – „korzystne”. Te, które dają nam jakieś fory. Tak działa ewolucja, czyż nie? Dlaczego zatem śmiertelna w młodym wieku mutacja o tajemniczej klinicznej nazwie F508del, powodująca tzw. zwłóknienie wielotorbielowate, czyli mukowiscydozę, przydarza się dziś co czterdziestemu z nas?

Nie samo zło

Mamy jeden komplet DNA w chromosomach po mamie i jeden – bardzo podobny, ale nie identyczny – po ojcu. Odziedziczenie jednej „chorej” kopii genu i jednej „zdrowej” zapewnia nam spokojny żywot, jednak przynosi wysokie ryzyko, że zachorują nasze dzieci. Przy tak częstym występowaniu chorobotwórczego genu (w stosunku 1:40) tworzenie rodzin przez pary nosicieli jest bardzo prawdopodobne. A z klasycznej genetyki ustalonej przez Grzegorza Mendla już ponad 150 lat temu wynika, że statystycznie co czwarte dziecko takiej nosicielskiej pary będzie chore, a połowa będzie nosicielami mukowiscydozy. Daje to dziś jedno chore dziecko na 2500 żywych urodzeń. Głównie wśród ludzi pochodzenia europejskiego i Żydów aszkenazyjskich. To ciekawe samo w sobie, bo okazuje się, że zwłóknienie wielotorbielowate, czyli mukowiscydoza, ma – podobnie jak inna choroba genetyczna, anemia sierpowata – swoją precyzyjną lokalizację geograficzną. Dla anemii jest to Afryka. Dla mukowiscydozy – Europa.

To przekopywanie się przez geny nie wyjaśnia jednak jednego. Każda utrzymująca się mutacja musi przynosić cos dobrego, a nie tylko samo zło. Inaczej by nie przetrwała, zwłaszcza że na mukowiscydozę chorują dzieci i osoby młode, które na ogół nie zdołają wydać potomstwa. W anemii sierpowatej mutacja w białku hemoglobiny odziedziczona i po matce, i po ojcu powoduje chorobę. Jednak nosiciele tej mutacji (o niewielkich objawach chorobowych) są naturalnie bardziej odporni na malarię, co w strefie między zwrotnikami daje im większą szansę na wydanie potomstwa w porównaniu z osobami wrażliwymi na tę powszechną i groźną chorobę zakaźną.

Transport kanałami

Co jest podobnym „plusem dodatnim” mutacji warunkującej mukowiscydozę? Mutacja będąca źródłem choroby ma miejsce na chromosomie 7, w genie kodującym białko CFTR zatopione w błonie komórkowej. Ma ono za zadanie szybki transport jonów chloru. Dzięki takim kanałom chlorkowym, ale także przewodzącym inne jony, jak sód, potas etc., nasze komórki są w stanie bardzo ściśle kontrolować, jakie jony do nich trafiają. Gdy na zewnątrz komórki jest za dużo jonów, wysycha ona jak roślina, którą zaczniemy podlewać słoną wodą. Gdy jonów za dużo jest w środku, komórka zacznie pobierać z otoczenia wodę, aż pęknie. Aby zatem funkcjonowały narządy i organizm, działać muszą kanały jonowe.

W mukowiscydozie kanał CFTR nie działa. Choć mutacja F508del jest najczęstsza i występuje w 70 proc. przypadków, to mukowiscydoza może być warunkowana ponad 1600 różnymi poznanymi do dzisiaj mutacjami w obrębie genu CFTR. Gdy do tej mutacji rzeczywiście dojdzie, najbardziej poszkodowane są dwa organy: trzustka, która przestaje produkować enzymy trawienne, oraz płuca, które zalewa od wewnątrz słony śluz. To pierwsze uniemożliwia prawidłowe trawienie, to drugie – oddychanie. Chory cierpi na chroniczne niedożywienie i jest non stop w stanie bliskim utonięcia. Takie nadmiernie wilgotne nabłonki płucne to raj dla drobnoustrojów. Chory cierpi na rozliczne zakażenia układu oddechowego i bierze mnóstwo antybiotyków, co dodatkowo rozregulowuje działanie przewodu pokarmowego.

Z Portugalii do Grecji

Dziś, 29 lat od odkrycia genu CFTR, naukowcy z 9 krajów donoszą na łamach „European Journal of Human Genetics” o rezultatach swoich badań nad pochodzeniem mutacji F508del. Na razie nie potrafią jeszcze powiedzieć, co dzięki tej mutacji „zyskujemy”. Ale wiedza, gdzie mutacja powstała, to pierwszy krok do odpowiedzi na to pytanie. Analiza archaicznego DNA i tym razem dała wyniki. Przeanalizowano kilkadziesiąt szkieletów, które pochodziły z IV wieku p.n.e., a także DNA wielu chorych na mukowiscydozę i ich rodziców rozsianych po całym kontynencie. Potem dzięki analizie komputerowej poszukano wspólnego przodka wszystkich tych ludzi. I tak znaleziono owego pierwszego nosiciela zmutowanego CFTR jakieś 4600–4725 lat temu gdzieś w południowo-zachodniej Europie, nad samym Atlantykiem (Portugalia?). Potem mutacja trafiła do Francji, a stamtąd na Wyspy Brytyjskie. Pojawienie się mukowiscydozy w Europie Środkowej potwierdziła analiza szkieletów, najpóźniej zaś, bo ok. 1000 lat temu, choroba dotarła na wyspy greckie. Zmutowany gen rozchodził się zatem od wczesnej epoki brązu wraz z… kulturą pucharów dzwonowatych. Jej reprezentanci – lud wywodzący się z Pirenejów, o zaawansowanym i pięknym garncarstwie oraz metalurgii – przemierzali bardzo chętnie (w poszukiwaniu miedzi do wytopu?) europejskie wtedy jeszcze bezdroża i „siali” jednocześnie mutację F508del w obrębie przestrzeni, którą dziś obejmuje Unia Europejska. Co dzięki tej mutacji „zyskaliśmy”? By odpowiedzieć na to pytanie, potrzeba kolejnych analiz, ale poznanie genetycznej historii choroby zbliża nas do tego odkrycia jak nic innego.