Muundatud hiired pärisid Lyme’i-resistentsuse ja lõpetasid puukide nakatamise — labori põhimõtte tõestus, mitte loodusesse vabastamine

Patsiendi ravimise asemel nakkusringi katkestamine

Lyme’i tõbi on Ameerika Ühendriikides kõige levinum puukidega leviv haigus ning tavaliselt võitleme sellega üksikisiku tasandil: otsime puuke, eemaldame need ja võtame antibiootikume, kui hammustuse ümber tekib märklauakujuline lööve. Kuid Lyme’i tõbe põhjustav bakter Borrelia burgdorferi ei ela tegelikult meis. Me oleme tema jaoks tupiktee. Tema päris kodu on ring, mis kulgeb puukide ja väikeste metsaimetajate vahel — USA idarannikul suuresti valgejalg-hiire kaudu. Puuk saab bakteri nakatunud hiirt hammustades, kannab seda kasvades kaasas ning annab edasi järgmisele hiirele — või juhuslikult inimesele. Hiired on reservuaar, puugid nõel ja meie kõrvalseisja, kes vahel torke saab.

Seega võib probleemile mõelda ka teisiti. Selle asemel, et ravida inimesi ühe hammustuse kaupa, mis siis, kui muuta hiired immuunseks — ja hoida neid immuunsena põlvkond põlvkonna järel, ilma et ühtki looma peaks käsitsi vaktsineerima? Just seda mõtet see töö testib ning paraku tõmbab see ligi pealkirju „GMO-hiirtest”, „geenidraividest” ja „looduse vaktsineerimisest”. Tegelikult teatab töö kitsamast ja ettevaatlikumast tulemusest ning — kui oluline on, kuidas sellist sekkumist peaks enne mis tahes vabastamist tõendama — rahustavamast kui pealkirjad.

Ideel on nimi: pärilik immuniseerimine — antikeha valmistamise juhised kirjutatakse otse looma genoomi, nii et loom sünnib seda juba tootma ning annab võime edasi järglastele. Vaktsiini tuleb manustada igale isendile, ikka ja jälle. Pärilik geen võib edasi kanduda tavalise sigimise kaudu — ilma et keegi peaks iga uut põlvkonda käsitsi vaktsineerima.

Mida autorid tegid

Nad alustasid teadaolevalt kaitsva antikehaga. Borrelia pinnal on valk nimega OspA ning OspA-vastasel antikehal on kasulik omadus: klassikalise mehhanismi järgi neelab immuniseeritud hiirt hammustav puuk antikeha koos verega ning antikeha saab toimida bakteritele puugi sees, enne kui need üldse edasi kanduvad. Teisisõnu on kavandatud sihtmärk puugi ja hiire vaheline ülekanne — mitte ainult hiir pärast seda, kui ta on juba nakatunud.

Autorid võtsid ühe sellise antikeha (LA-2) ja muundasid koduhiiri — tavalisi labori Mus musculus’i isendeid — nii, et nad valmistaksid seda oma DNA põhjal. Selle tööle saamine nõudis mitu katset; varane lahendus, kus antikeha toodeti ainult maksas, andis kaitseks liiga vähe. Toimivas versioonis kujundati antikeha ümber väikeseks stabiilseks üheahelaliseks vormiks, ühendati see verevalguga (albumiiniga), et see püsiks kauem, ning sisestati genoomi hästi iseloomustatud „turvasadama” piirkonda, et seda toodetaks pidevalt ja igas põlvkonnas.

Seejärel testisid nad järjest kolme asja: kas antikeha pärandus usaldusväärselt; kas muundatud hiired pidasid nakkusele vastu, kui neid hammustasid Borrelia’t kandvad puugid; ning — haiguse tervikpildi seisukohalt kõige olulisem — kas neid hiiri toitnud puhtad puugid jäid puhtaks või korjasid bakteri üles. Viimane katse, kus nakatumata vastsejärgu puukidel lastakse toituda ja neid seejärel kontrollitakse, küsib otse, kas ülekandering ise on katkestatud.

Mida nad leidsid

Antikeha pärandus stabiilselt läbi põlvkondade. Toimiv lahendus tootis ligikaudu tuhat korda rohkem antikeha kui ebaõnnestunud versioon ning tase püsis vähemalt kuue põlvkonna jooksul ühtlane — kahe geenikoopiaga hiired tootsid umbes kaks korda rohkem kui ühe koopiaga hiired. Esimest katset vaevanud loomadevahelist suurt varieeruvust enam polnud.

Hiired pidasid nakkusele vastu — isegi ühe geenikoopiaga. Borrelia’ga nakatunud puukidega nakatamiskatses oli nii kahe- kui ka ühekoopialistel muundatud hiirtel nakkusmarkerite tase tavahiirtega võrreldes statistiliselt oluliselt madalam. Kahe koopiaga hiired olid tugevalt kaitstud, kuid kõige kaugemale ulatuvate tagajärgedega tulemus on kaitse ühe koopiaga ehk heterosügootsetel hiirtel — põhjuse juurde tuleme tagasi.

Nad lõpetasid suures osas bakteri edasikandmise. Kõige olulisemas ökoloogilises katses lasti puhastel vastsejärgu puukidel toituda muundatud hiirtel, keda oli tahtlikult nakatatud paljude nakatunud puukidega. Selles katses jäi 10 muundatud hiirest 8 täielikult nakkusvabaks ega külvanud bakterit järgmisse puugipõlvkonda; tavahiirtest juhtus see vaid 1-l 10-st — väga oluline erinevus. Puuri sees oli ülekandering katkemas. (See on kontrollitud nakatamiskatse tulemus, mitte mõõtmine selle kohta, kui palju väheneks Lyme’i tõbi päris metsas.)

Üks aus üllatus mehhanismi kohta. Erinevalt varasemast OspA-vastasest tööst kaitses muundatud antikeha hiiri, kuid ei paistnud eemaldavat bakterit juba toitunud nakatunud puukidest. Seega blokeerib antikeha ülekannet viisil, mida autorid ei suutnud täielikult kindlaks teha — seondumisest näib piisavat, kuid täpne mehhanism jääb edasise töö küsimuseks.

Mida see tõenäoliselt tähendab

Pealkirjatasandi idee — et reservuaarlooma genoomi saab ehitada kestva resistentsuse ja katkestada haiguse ülekanderingi — pidas selles hiire laborikatses vastu.

Ja üks detail võtab vaikselt kõige hirmutavamalt loo-versioonilt pinge maha. Geenidraiv on geneetiline süsteem, mis on konstrueeritud pärandumist kallutama, nii et valitud geen levib populatsioonis kiiremini, kui tavaline sigimine võimaldaks — isegi kui geen ei anna loomale eelist. Just see teeb draivi võimsaks ja pärast vabastamist raskesti kontrollitavaks või tagasikutsutavaks. Selles töös midagi sellist ei kasutata. Kuna antikehageeni ühest koopiast piisas hiirte kaitsmiseks, väidavad autorid, et tavapärane sigimine ja sihitud vabastamised võiksid põhimõtteliselt tõsta geeni sageduse kasulikule tasemele ilma seda populatsioonist läbi sundimata — ning nad ütlevad selgelt, et see ei ole geenidraiv. See on argument, mitte veel demonstratsioon; kuid just ühekoopia tulemus võimaldab selle argumendi esitada ja muudab lähenemise palju kontrollitavamaks kui see, mida enamik inimesi ette kujutab.

Mida see ei tõesta

• See tehti meelega vales hiireliigis. Töö tehti labori koduhiirtel (Mus musculus), mitte valgejalg-hiirel (Peromyscus leucopus), kes tegelikult hoiab Lyme’i tõve tsüklit USA idaosas. Autorid on alustanud Peromyscus’e tööriistade arendamist, kuid kaitsvat geeni pole veel viidud liiki, mis päriselt loeb.
• See tehti laboris, mitte looduses. Ühtki muundatud hiirt ei vabastatud. Looduses võivad ilmneda ellujäämis- või sigimiskulud, mida puuris ei näe.
• See on põhimõtte tõestus, mitte lahendus. Kaitse oli tugev, kuid mitte täielik (10 hiirest 8 blokeerisid nakatamiskatses ülekande) ning fraasi „Lyme kõrvaldatud” töös ei ole.
• Mehhanism ei ole täielikult selge — antikeha toimib, kuid mitte seda rada mööda, mida varasemad uuringud ootasid.
• See ei ole geenidraiv ega väida end olevat.
• Muundatud imetajate loodusesse vabastamisel puudub regulatiivne pretsedent. Ökoloogiline riskihindamine, juhtimine ja nende kogukondade nõusolek, kes sellega koos elaksid, on kõik selgelt lahendamata — autorid ütlevad seda otse.

Kui tugevad on tõendid?

Jagagem see kaheks, sest pooled pole võrdselt kindlad.

• Laboritulemus on tugev. Stabiilne pärilik antikeha kuue põlvkonna jooksul; statistiliselt oluline kaitse nakkuse eest; statistiliselt oluline langus edasikandumises, mida mõõdeti raskel viisil — puhtaid puuke toituma lastes. Mitu sõltumatut katset osutavad samas suunas.
• Hüpe pärismaailma on peaaegu täielikult testimata. Teine liik, ellujäämine looduses, mitme reservuaarliigi segane ökoloogia, vabastamisstrateegia ja kõige selle reguleerimine — ükski neist pole selle töö andmestik ning autorid esitavad need alles ees seisva tööna, kus kogukondadega juhitud välikatsete planeerimine on alles kõige varasemas järgus.

Samas vaimus üks tehniline märkus: lugesime seda eelretsenseeritud aktsepteeritud käsikirjast („article in press”), mitte lõplikust toimetatud versioonist. Ülaltoodud põhitulemused ei tohiks muutuda, kuid kontrollime enne edasist kasutamist numbrid lõpliku artikli järgi uuesti.

Miks see oluline on

Suur osa vektorhaiguste tõrjest on reaktiivne ja lõputu: pihusta, tõrju, kontrolli, ravi, korda — igal hooajal, igavesti. Siin on visand millestki teisest: sekku üks kord loom-reservuaari ja lase pärilikkusel hooldust teha. Kui sama saaks tehtud valgejalg-hiirel ning näidatud looduses ohutu ja tõhusana, võiks see põhimõtteliselt vähendada Lyme’i tõve taustataset mingis piirkonnas, mitte ainult kaitsta seal üksikisikuid.

See „põhimõtteliselt” kannab väga suurt koormat ning töö on selle suhtes aus. Tõeliselt väärtuslik pole siin ravi, vaid hoolikas demonstratsioon, et pärilik immuniseerimine võib toimida ja võib katkestada ülekande — teadlikult kontrollitavas, geenidraivita vormis, kus kõige raskemad küsimused (õige liik, avatud loodus, muundatud elu vabastamise eetika) on nimetatud ja jäetud avatuks, mitte käega kõrvale lükatud.

Lühidalt

Lyme’i tõbi liigub puukide ja reservuaarhiirte vahel; inimesed satuvad ringi juhuslikult. Teadlased muundasid labori koduhiiri nii, et nende genoom toodaks antikeha Borrelia pinnavalgu OspA vastu — antikeha, mis kahjustab bakterit toituva puugi sees. Hiired pärandasid selle võime stabiilselt vähemalt kuue põlvkonna jooksul; nakatunud puukidega kokku puutudes pidasid nad nakkusele vastu isegi ühe geenikoopiaga ning enamik neist (8 kümnest, võrreldes 1 tavahiirega kümnest) lõpetas bakteri edasiandmise uutele puukidele, katkestades laboratoorse ülekanderingi. Oluline on, et ühekoopia kaitse tähendab, et lähenemine ei vaja iselevivat geenidraivi. Kuid töö tehti labori koduhiirel, mitte valgejalg-hiirel, kes Põhja-Ameerikas Lyme’i tegelikult levitab; välikatset ei tehtud; mehhanism pole täielikult selge; ning muundatud imetajate vabastamise ökoloogia, regulatsioon ja eetika on täielikult lahendamata. See on reservuaarliigi „päriliku immuniseerimise” ettevaatlik põhimõtte tõestus — mitte geenidraiv ega „Lyme lahendatud”.

Ilustamata kontroll

Mida töö näitab: Labori koduhiired (Mus musculus), kes olid muundatud ekspresseerima OspA-vastast antikeha (LA-2, üheahelalise–albumiini liitvalguna turvasadama lookusest), pärandasid seda stabiilselt ≥6 põlvkonda, pidasid puukidega nakatamisel Borrelia infektsioonile vastu (statistiliselt oluline isegi ühe koopiaga heterosügootidel) ning lõpetasid suures osas bakteri ülekandmise puhastele puukidele (10 nakatatud muundatud hiirest 8 ei kandnud nakkust edasi vs 1 kontroll kümnest; statistiliselt oluline). Ühekoopia kaitse tähendab, et lähenemise toimimiseks pole geenidraivi vaja.

Mis on usutav, kuid tõestamata: Täpne mehhanism, millega antikeha ülekannet blokeerib (erinevalt varasemast OspA-vastasest tööst ei eemaldanud see bakterit juba nakatunud puukidest); et sama konstruktsioon toimib ja pärandub stabiilselt valgejalg-hiirel.

Mida see ei näita: Midagi looduses või tegelikus reservuaarliigis; mõju kogu populatsioonile või ökosüsteemile; et Lyme’i saab kõrvaldada; et muundatud imetajate vabastamine on ohutu, tõhus või lubatav; geenidraivi (vastupidi — see ei ole seda selgesõnaliselt).

Peamised piirangud: Tehtud labori Mus musculus’el, mitte metsikul Peromyscus leucopus’el; ainult laboris, välikatset pole; ülekande blokeerimine tugev, kuid mitte täielik (8 kümnest); mehhanism ebaselge; vabastamise ökoloogilised, regulatiivsed ja eetilised küsimused selgelt lahendamata; loetud aktsepteeritud käsikirjast enne lõpliku versiooni avaldamist.

Kui palju võiks tavalugeja seda usaldada? Kõrge kindlus, et laboris pärisid muundatud hiired Lyme’i-resistentsuse ja katkestasid ülekannet ning et see on teadlikult mitte geenidraiv. Kõrge kindlus, et see ei ole kasutusele võetud lahendus ega „Lyme lahendatud”. Madal kindlus selles, kas ja kuidas see kunagi looduses toimiks — just see on kogu poolelioleva teise poole sisu. Mõistlik hoiak: ettevaatlik ja lootustandev põhimõtte tõestus reservuaari, mitte patsiendi muutmise kohta — kõige raskemad küsimused on endiselt ees ja ausalt välja öeldud.