Σκλήρυνση κατά πλάκας: Μελέτη με δίδυμα ξεκαθαρίζει τις περιβαλλοντικές και γενετικές επιρροές

Η σκλήρυνση κατά πλάκας (ΣΚΠ) είναι μια χρόνια φλεγμονώδης νόσος του κεντρικού νευρικού συστήματος και η πιο κοινή αιτία νευρολογικής βλάβης σε νεαρούς ενήλικες ανθρώπους. Στη ΣΚΠ, το ανοσοποιητικό σύστημα του ίδιου του ασθενούς επιτίθεται στον εγκέφαλο και τον νωτιαίο μυελό, με αποτέλεσμα να παρουσιάζονται συσωρευτικά νευρολογικά προβλήματα όπως κατεστραμμένη όραση, αισθητηριακές διαταραχές, κινητικές δυσκολίες (π.χ. περιορισμός της ικανότητας βάδισης) καθώς και γνωστική εξασθένηση. Αν και η αιτία της σκλήρυνσης κατά πλάκας είναι ακόμα ασαφής, μια ποικιλία γενετικών παραγόντων και περιβαλλοντικών επιδράσεων έχουν ήδη συνδεθεί με την ασθένεια.

Η γενετική προδιάθεση από μόνη της δεν οδηγεί σε σκλήρυνση κατά πλάκας

Μελέτες των τελευταίων ετών έχουν αποδείξει περίτρανα ότι οι παράγοντες γενετικού κινδύνου αποτελούν απαραίτητη προϋπόθεση για την ανάπτυξη σκλήρυνσης κατά πλάκας. «Με βάση τη μελέτη μας, μπορέσαμε να δείξουμε ότι περίπου το ήμισυ της σύνθεσης του ανοσοποιητικού μας συστήματος καθορίζεται από τη γενετική», λέει ο Florian Ingelfinger, υποψήφιος διδάκτορας στο Ινστιτούτο Πειραματικής Ανοσολογίας στη Ζυρίχη. Η μελέτη της ομάδας με επικεφαλής τον ανοσολόγο Burkhard Becher, καθηγητή στο Ινστιτούτο Πειραματικής Ανοσολογίας στο UZH, και τις ερευνητικές ομάδες των Lisa Ann Gerdes και Eduardo Beltrán του Ινστιτούτου Κλινικής Νευροανοσολογίας στο LMU Klinikum, δείχνει ότι αυτές οι γενετικές επιρροές, ενώ υπάρχουν πάντα σε ασθενείς με σκλήρυνση κατά πλάκας, δεν επαρκούν από μόνες τους για να προκαλέσουν σκλήρυνση κατά πλάκας. Στη μελέτη, εξετάστηκαν 61 ζεύγη μονοζυγωτικών διδύμων όπου το ένα δίδυμο προσβλήθηκε από σκλήρυνση κατά πλάκας ενώ το έτερο δίδυμο είναι υγιές. Να σημειωθεί δε πως από γενετικής άποψης, τα δίδυμα ήταν πανομοιότυπα. «Αν και τα υγιή δίδυμα είχαν επίσης τον μέγιστο γενετικό κίνδυνο για σκλήρυνση κατά πλάκας, δεν έδειξαν κλινικά σημάδια της νόσου», εξηγεί η Lisa Ann Gerdes.

Δίδυμη μελέτη εξαλείφει τις γενετικές επιδράσεις

Χάρη σε αυτή την παγκοσμίως μοναδική περίπτωση πανομοιότυπων διδύμων, οι ερευνητές κατάφεραν να αποκλείσουν τη γενετική προδιάθεση συγκρίνοντας τα δίδυμα με και χωρίς σκλήρυνση κατά πλάκας. «Αναρωτιόμαστε και μελετάμε πώς το ανοσοποιητικό σύστημα δύο γενετικά πανομοιότυπων ατόμων οδηγεί σε σημαντική φλεγμονή και μαζική βλάβη των νεύρων στη μία περίπτωση και καμίας βλάβης στην άλλη», εξηγεί ο Burkhard Becher. Η χρήση πανομοιότυπων διδύμων επέτρεψε στη διεθνή ομάδα επιστημόνων να αποκλείσει τη γενετική επιρροή και συγκεκριμένα να παρακολουθεί τις αλλαγές του ανοσοποιητικού συστήματος που ήταν τελικά υπεύθυνες για την ενεργοποίηση της σκλήρυνσης κατά πλάκας στο ένα από τα δύο δίδυμα.

Τεχνολογίες αιχμής μονοκυττάρων και τεχνητή νοημοσύνη

Οι ερευνητές αξιοποιούν τεχνολογίες αιχμής για να περιγράψουν το ανοσοποιητικό προφίλ των δίδυμων με κάθε λεπτομέρεια. «Χρησιμοποιούμε ένα συνδυασμό μαζικής κυτταρομετρίας και των πιο πρόσφατων μεθόδων στη γενετική σε συνδυασμό με μηχανική μάθηση όχι μόνο για να εντοπίσουμε χαρακτηριστικές πρωτεΐνες στα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος του άρρωστου δίδυμου, αλλά και για να αποκωδικοποιήσουμε το σύνολο όλων των γονιδίων που ενεργοποιούνται σε αυτά τα κύτταρα», εξηγεί ο Florian Ingelfinger. Ο Eduardo Beltrán, ειδικός στη γονιδιωματική ενός κυττάρου, προσθέτει: «Αυτό εξασφαλίζει ότι λαμβάνουμε όσο το δυνατόν περισσότερες πληροφορίες από αυτά τα πολύτιμα δείγματα». Η δε ομάδα χρησιμοποίησε μια ποικιλία προσαρμοσμένων αλγορίθμων που βασίζονται στην τεχνητή νοημοσύνη για να αποσπάσει σχετικές πληροφορίες από αυτό το τεράστιο σύνολο δεδομένων.

Λάθος στην επικοινωνία των κυττάρων του ανοσοποιητικού

«Περιέργως, βρήκαμε ότι οι μεγαλύτερες διαφορές στα ανοσοποιητικά προφίλ των διδύμων που προσβλήθηκαν από σκλήρυνση κατά πλάκας είναι στους υποδοχείς κυτοκίνης, δηλαδή στον τρόπο με τον οποίο επικοινωνούν τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος μεταξύ τους. Το δίκτυο κυτοκινών είναι σαν τη γλώσσα του ανοσοποιητικού συστήματος», λέει ο Ingelfinger. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η αυξημένη ευαισθησία σε ορισμένες κυτοκίνες οδηγεί σε μεγαλύτερη ενεργοποίηση των κυττάρων «Τ» στο αίμα ασθενών με σκλήρυνση κατά πλάκας. Αυτά τα κύτταρα «Τ» είναι πιο πιθανό να μεταφερθούν στο κεντρικό νευρικό σύστημα των ασθενών και να προκαλέσουν βλάβη. Τα κύτταρα που ταυτοποιήθηκαν βρέθηκαν να έχουν τα χαρακτηριστικά των πρόσφατα ενεργοποιημένων κυττάρων, τα οποία βρίσκονταν σε διαδικασία ανάπτυξης σε πλήρως λειτουργικά κύτταρα «Τ». «Μπορεί να έχουμε ανακαλύψει την κυτταρική μεγάλη έκρηξη της σκλήρυνσης κατά πλάκας σε πρόδρομα κύτταρα που δημιουργούν ασθένειες στα Τ-λεμφοκύτταρα», εξηγεί ο Becher.

Τα πολύτιμα ευρήματα

«Τα ευρήματα αυτής της μελέτης είναι ιδιαίτερα πολύτιμα σε σύγκριση με προηγούμενες μελέτες για τη σκλήρυνση κατά πλάκας που δεν ελέγχουν τη γενετική προδιάθεση», λέει ο Burkhard Becher. «Είμαστε έτσι σε θέση να ανακαλύψουμε ποιο μέρος της δυσλειτουργίας του ανοσοποιητικού στη σκλήρυνση κατά πλάκας επηρεάζεται από γενετικούς παράγοντες και ποιο από περιβαλλοντικούς. Αυτό είναι θεμελιώδους σημασίας για την κατανόηση της ανάπτυξης της νόσου. «Τα συμμετέχοντα δίδυμα χρησιμοποιήθηκαν για τη μελέτη στο LMU Klinikum. «Αυτή η μοναδική ευκαιρία να αποκαλυφθεί η επίδραση της γενετικής και του περιβάλλοντος στη σκλήρυνση κατά πλάκας οφείλεται αποκλειστικά στους ασθενείς μας που συμφώνησαν να συμμετάσχουν στη μελέτη», δήλωσε η Lisa Ann Gerdes.

Χρηματοδότηση

Η μελέτη υποστηρίχθηκε από την Deutsche Forschungsgemeinschaft, του Cluster for Systems Neurology, το Gemeinnützige Hertie Stiftung, το Bayerischer Landesverband der Deutschen Multiple Sklerose Gesellschaft (DMSG, der Bundese, DMSG) Leopold und Carmen Ellinger Stiftung, το Verein zur Therapieforschung für MS Kranke e.V., το Ελβετικό Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών, το Studienstiftung des deutschen Volkes και το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας (ERC) στο πλαίσιο του προγράμματος έρευνας και καινοτομίας της Ευρωπαϊκής Ένωσης Horizon 2020.