Исследователи из Кембриджа совместно с коллегами из Нидерландов, Испании и США выдвинули предположение, что редкое генетическое заболевание может защищать евреев-ашкенази от туберкулеза. Они обнаружили, что биологические механизмы, которые лежат в основе болезни Гоше, эффективны при устранении туберкулезной инфекции. Профессор Тимоти Кокс из Кембриджского университет говорит: «Наше открытие может дать ключ к возможным новым методам лечения туберкулеза. Препараты, воспроизводящие эффект болезни Гоше, будут обладать антимикробным действием против туберкулеза».
Болезнь Гоше — редкое генетическое заболевание, возникающее у одного ребенка из 40 000 — 60 000 новорожденных, но среди евреев-ашкенази заболеваемость значительно выше — примерно один случай на 800 рождений. Предыдущие исследования показали, что мутации, вызывающие болезнь Гоше, могли проникнуть в генофонд ашкеназских евреев в раннем Средневековье (48–55 поколений назад).
Болезнь возникает из-за мутации одного из генов первой хромосомы, что влечет за собой нехватку фермента глюкоцереброзидазы и, как следствие этого, нарушение липидного обмена в клетке. В большинстве случаев заболевание протекает относительно легко, с такими симптомами, как увеличение селезенки и печени, утомляемость и анемия. Болезнь описал в 1882 году французский врач Филипп Гоше.
Профессор Лалита Рамакришнан (Lalita Ramakrishnan) и ее коллеги из Кембриджского университета и Лаборатории молекулярной биологии Медицинского исследовательского совета в Кембридже занимаются изучением восприимчивых к туберкулезу людей. Известно, что только у одного инфицированного микобактерией туберкулеза из 10–20 человек развивается заболевание, а у остальных организм подавляет инфекцию. Однако неясно, какие факторы влияют на это. В лаборатории профессора Рамакришнан для моделирования болезней используют рыбок данио рерио, поскольку манипулировать их геномом относительно легко, а их иммунная система достаточно похожа на человеческую. В ходе исследований ее команда ранее обнаружила, что рыбки данио с мутациями, нарушающими разложение белков лизосомами, становятся более восприимчивыми к туберкулезу. Лизосомы в клетках расщепляют нежелательные вещества, в том числе белки и жиры, с помощью ферментов. Когда мутация влияет на выработку этих ферментов, это может привести к накоплению токсичных веществ. Одним из типов клеток, которые уязвимы для таких веществ, становятся макрофаги — один из типов клеток иммунной системы. При лизосомных заболеваниях макрофаги увеличиваются из-за накопления непереваренного материала в их лизосомах и медленно перемещаются, что снижает их способность бороться с инфекцией.
К болезням, связанным с нарушением функций лизосом и накоплением токсичных веществ, относится и болезнь Гоше, а увеличенные при этой болезни клетки даже называют «клетками Гоше». Однако, когда Рамакришанан и ее коллеги смоделировали эту болезнь у данио рерио, они получили неожиданный эффект: восприимчивость к туберкулезу не возрастала, а наоборот, снижалась. Рыбки становились устойчивыми к болезни. Хотя их макрофаги, как и положено, «разбухали» от накопления неразложившихся веществ.
Причиной устойчивости оказалось как раз то вещество, которое скапливается в клетках при болезни Гоше. Оно носит название глюкозилсфингозин. Было обнаружено, что глюкозилсфингозин убивает микобактерии туберкулеза, разрушая их клеточные стенки.
Профессор Рамакришнан говорит: «Мы неожиданно для себя оказались втянуты в дебаты, которые ведутся в области генетики человека на протяжении десятилетий: являются ли евреи-ашкенази, которые, как мы знаем, подвержены гораздо большему риску болезни Гоше, каким-то образом менее склонными к заражению туберкулезом? Кажется, да».
На протяжении веков евреи Европы вынуждены были селиться в густонаселенных городских гетто, где подвергались риску заражения туберкулезом, так что мутация, повышающая устойчивость к этой болезни, была бы для них важным преимуществом. Аналогичное явление наблюдается в связи с серповидноклеточной анемией. Мутация, связанная с этой болезнью, защищает человека от заражения малярией, так что в регионах, где распространена малярия, носителей этой мутации довольно много. А опасная форма серповидноклеточной анемии возникает у них лишь в случае, когда у человека оказываются два мутантных гена — по одному от каждого из родителей. Однако, в отличие от примера с серповидноклеточной анемией, защита от туберкулеза возникает только у носителей двух копий гена, связанного с болезнью Гоше. Если же такой ген только один, то его «здоровый» напарник обеспечивает выработку достаточного количества фермента, чтобы очистить макрофаги от накапливающегося материала и, следовательно, избавиться и от противотуберкулезной защиты.
Несколько противотуберкулезных препаратов, воспроизводящих эффекты болезни Гоше, уже разработал один из авторов исследования, профессор Ганс Аэртс из Лейденского университета. Поскольку эти препараты нужно будет вводить только в течение относительно короткого промежутка времени, их побочные эффекты будут ограниченными и временными.
Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.