Infektioner har format människans arvsmassa
Den mänskliga arvsmassan har förändrats under många årtusenden, delvis med hjälp av olika infektioner. En del sjukdomar hjälper, andra bara stjälper, men gener och mikroorganismer – liksom människan – minns och lär.
Arvsanlag DNA Frågor som varför vissa människor reagerar olika på en infektion, eller inte insjuknar alls av virus eller bakterier, har länge förbryllat och förbryllar fortfarande läkarvetenskapen. Tidigare utgick man från att det berodde på att olika mikroorganismer var olika smittsamma. I dag kan kartläggningen av vårt DNA också ge andra förklaringar till varför en femtedel av en population till exempel inte drabbas av vinterkräksjukan, eller varför en del individer som smittas av hiv insjuknar snabbare än andra, medan åter andra inte insjuknar alls.
När det gäller vinterkräksjukan, som orsakas av norovirus, har forskare kunnat konstatera att en mutation på gen FUT2 som gör den inaktiv, leder till att personer med två kopior av den inaktiva genen inte insjuknar vid utbrott av norovirus. I dess omuterade form kodar gen FUT2 för ett enzym som fäster sockret fukos på den receptor i slemhinnor och saliv som norovirus använder för att ta sig in i dessa celler.
Dubbel uppsättning
– Våra studier visar att cirka 20 procent av befolkningen bär på dubbel uppsättning av denna inaktiva gen, vilket stämmer väl överens med epidemiologiska studier från både Sverige och andra länder som visar att mellan 60 och 80 procent av individerna insjuknar i vinterkräksjukan vid ett utbrott, säger Lennart Svensson, professor i molekylär virologi vid Linköpings universitet.
Nu har sällan vinterkräksjukan dödlig utgång, men vid andra allvarliga infektioner kan kunskapen om vilka som kan drabbas svårt ha större betydelse. Ett exempel är hiv. För att viruset ska kunna infektera en cell måste den binda dels till en huvudreceptor vid namn CD4, dels till en receptor kallad CCR5. Men hos de individer som har en mutation på den gen som är mall för proteinet CCR5 och som innebär att en del av genen har gått förlorad, bildas inte det normala CCR5-proteinet. Hivviruset får då svårare att hitta sin receptor och att ta sig in i cellen. Individer med en sådan muterad gen har ett långsammare sjukdomsförlopp. Det finns dessutom en mindre andel individer som bär på en dubbel uppsättning av den muterade genen.
Absolut immunitet
Juha Kere, professor i molekylär genetik vid Karolinska institutet i Stockholm. Bild: Jacob Forsell. – Individer som har denna dubbla uppsättning av genen kan inte bli smittade av hiv, de har en absolut immunitet mot viruset, säger Juha Kere, professor i molekylär genetik vid Karolinska institutet i Stockholm.
Hur stor andel som bär på den muterade respektive den normala genen skiljer sig mellan olika befolkningar. Störst andel av mutationen finns i norra Europa, andelen sjunker sedan ju längre söderut man kommer i Europa. Förändringen av genen tros vara cirka 3 500 år gammal och är ett resultat av evolutionen. Och framöver kommer just evolutionen att leda till att denna mutation blir allt vanligare i populationer där hiv är utbrett.
– När en sådan mutation blir allt vanligare så kommer hiv att bli alltmer sällsynt i och med att den så att säga inte får fäste. En tänkbar utveckling i motsatt riktning är att hivviruset muterar och hittar en ny molekyl i människans kropp att fästa vid, säger han.
Ömsesidigt beroende
Alla livsformer, virus, mikroorganismer och människan, strävar efter att bli vanligare, att bli fler, att multiplicera sig. Denna strävan gör att de livsformer som kan göra det förändras för att öka chanserna inte bara att överleva utan att även öka i antal. Människans arvsmassa är därför resultatet av en mångtusenårig relation mellan människa, mikroorganismer och virus som strävar efter att uppnå en slags balans, enligt Juha Kere.
– Det handlar om ett ömsesidigt beroende mellan människa och mikroorganismer som i sin tur leder till ständiga mutationer såväl av våra gener som av mikroorganismernas gener, säger han.
Så även om man till exempel har den mutation i gen FUT2 som skyddar mot vinterkräksjukan ska man inte vara säker på att ha livslång immunitet mot just noroviruset eftersom det, liksom flera andra virus och mikroorganismer, kan förändras.
Ständig förändring
Mutationer av gener äger ständigt rum. Vissa mutationer är helt neutrala, det vill säga de har ingen avgörande betydelse för vår möjlighet till överlevnad eller reproduktion.
– Det är troligen sådana mutationer som ligger bakom att vi har olika färg på ögonen eller håret, till exempel, säger Juha Kere.
Andra mutationer kan vara skadliga eller negativa för vår hälsa. Sådana muterade gener har sämre möjlighet att på sikt överleva eftersom de emellanåt leder till dödlig utgång för individen redan innan denna har börjat reproducera sig. Sedan äger även nyttiga mutationer rum vilka anses vara drivande bakom evolutionen.
– De individer som inte har den nyttiga genmutationen överlever inte på sikt eftersom de har sämre möjligheter att överföra genen till nästkommande generationer. De individer som däremot har den nyttiga genmutationen har hela tiden lite bättre möjlighet att överleva vilket gör att de nyttiga generna lättare överförs från generation till generation, säger han.
Vissa genmutationer hos människan har alldeles tydligt blivit påverkade av kontakter med olika mikroorganismer. Ett välkänt sådant exempel är mutation av den gen som kodar för hemoglobin, det protein i de röda blodkropparna som binder syre. Mutationen leder till att de i normala fall runda blodkropparna i stället blir formade som månskäror. Det leder bland annat till att de deformerade blodkropparna har svårare att transportera ut syre i kroppens vävnader. Denna mutation ger upphov till sjukdomen sickelcellanemi, en sjukdom som innebär att bäraren blir trött och svag och i dess allvarligaste form mycket svårt sjuk. Mutationen i sig borde egentligen, i och med att den innebär försämrad hälsa hos individen, leda till att den försvinner. Men i och med att den gör det omöjligt för malariaparasiter att överleva hos personer med sickelcellanemi så gör den nytta – och därför överförs den från en generation till en annan. I områden där malaria är utbrett kan det alltså vara fördelaktigt att ha sickelcellanemi, chansen att överleva är något större hos individer med genmutationen än hos dem utan.
– Därför är också sickelcellanemi vanligt i områden där det finns malaria. Den här formen av röda blodkroppar är inte bra för människan men i och med att den skyddar mot malaria som är ännu sämre och mer dödlig, så tillåter evolutionen denna mutation att leva vidare, säger Juha Kere.
Skydd mot hiv men inte TBE
Det finns fler exempel på genmutationer som kan innebära förhöjd risk för en allvarlig sjukdom samtidigt som den kan utgöra skydd mot någon annan. Samma genmutation som ger ett visst eller absolut skydd mot hiv verkar även innebära en viss överkänslighet mot fästingburen hjärninflammation, TBE, och den nordamerikanska motsvarigheten West Nile virus som är en myggburen infektion. Såväl svenska som amerikanska forskare har publicerat studier som pekar på ett samband.
– Vi har än så länge kunnat påvisa ett statistiskt samband men det är inte 100-procentigt säkert. Vi håller nu på med djurförsök där vi närmare ska studera mekanismerna, säger Lennart Svensson.
Det finns i dag läkemedel som används i syfte att förhindra eller försvåra hivvirus att binda till CCR5-receptorn, alltså att åstadkomma samma slags skydd som genmutationen ger. Läkemedlet leder å ena sidan till ett visst skydd mot hiv men å andra sidan till en möjlig risk för överkänslighet mot TBE och West Nile virus. Och kanske, menar Lennart Svensson, ska man vara försiktig med att använda detta läkemedel.
Frågan är då vad all denna nya kunskap om vår arvsmassa och hur den inverkar på vår hälsa leder till. Rent teoretiskt skulle man till exempel kunna utföra en genetisk screening på sjukvårdspersonal för att ta reda på vilka som är immuna mot noroviruset och låta dessa ta hand om personer som drabbats av noroviruset för att på så vis minska storleken på ett utbrott av vinterkräksjukan. En viktig slutsats man kan dra, enligt Lennart Svensson, är att vi alla är mer eller mindre immundefekta. En relativt vanlig immunbristsjukdom som IgA-brist till exempel orsakar viss nedsättning av immunförsvaret. Personer med denna nedsättning är lite mer infektionskänsliga men kroppen kompenserar så gott den kan för denna brist i immunförsvaret.
– Ingen av oss är genetiskt perfekt och vi kommer inte att kunna påverka vår arvsmassa, vi har alldeles för många kompensatoriska effekter för det och evolutionen har tagit lång tid på sig för att åstadkomma det vi har i dag. Men med den kunskap som vi tar fram kan vi förebygga vissa allvarliga sjukdomar och kanske underlätta för personer som till exempel är infektionskänsliga, säger han.
Juha Kere menar att med kunskapen kommer eventuellt även nya läkemedel.
– Först måste vi lära oss mer om samspelet mellan mikroorganismer, virus och människa, därefter kan vi möjligen modifiera systemet. Men man ska komma ihåg att hela systemet är i ständig, om än mycket långsam, förändring, säger han.
