Jak kontrolować przewlekłą chorobę wyniszczającą
Śmiertelna, nieuleczalna choroba podobna do choroby szalonych krów atakuje gatunki jeleniowatych w Ameryce Północnej i zaczyna rozprzestrzeniać się na cały świat. Po raz pierwszy zidentyfikowaną w jednym stadzie mulaków trzymanych w niewoli w Kolorado w 1967 r. przewlekłą chorobę wyniszczającą – CWD – obecnie stwierdzono u mulaków trzymanych w niewoli i dzikich, jeleniowatych, łosi, łosi i reniferów. Stwierdzono go w 32 stanach i przekroczył granice międzynarodowe, między innymi w Kanadzie, Korei Południowej i Norwegii.
JAMES PROVOST (CC BY-ND)
Mikrobiolog weterynaryjny Nicholas Haley
Nie wykazano jeszcze, aby choroba wywoływana przez nieprawidłowe białko zwane prionem powodowała infekcję ludzi, choć istnieją obawy. Ale nawet jeśli to się nigdy nie stanie, CWD może zabić dużą liczbę jeleni i prawdopodobnie unicestwić poszczególne populacje. Agencje zarządzające dziką przyrodą mogą z kolei wprowadzić bardziej rygorystyczne zasady polowań, a strach przed skażonym mięsem może odstraszyć potencjalnych myśliwych, co wpłynie na warty około 23 miliardy dolarów przemysł polowań na jelenie w Stanach Zjednoczonych.
Od czasu pojawienia się CWD naukowcy pracują nad zrozumieniem tej choroby i sposobów jej opanowania. Na przestrzeni lat wyłoniły się trzy potencjalne strategie łagodzące, ale każda z nich wiąże się ze znaczącymi wyzwaniami. Nicholas Haley, mikrobiolog weterynaryjny na Midwestern University w Arizonie, jest współautorem przeglądu chronicznej choroby wyniszczającej w 2015 r. Roczny przegląd nauk biologicznych o zwierzętach i od tego czasu pracuje nad tym problemem. Znany magazyn rozmawiałem z Haley o dostępnych opcjach i o tym, czy kiedykolwiek uda nam się powstrzymać chorobę.
Ta rozmowa została zredagowana pod kątem długości i przejrzystości.
Co to jest choroba prionowa?
CWD nie jest powodowana przez bakterię ani wirusa, ale przez naturalnie występujące białko w naszych komórkach, które traci kształt.
Powieść Kurta Vonneguta Kocia kołyska opisuje odkrycie nowej formy lodu, lodu dziewiątego, który jest stały nawet w temperaturze pokojowej. W książce, kiedy lód dziewięć dotyka wody, zmusza całą pozostałą wodę do krystalizacji w ten sam sposób, aż cała woda na Ziemi zamarznie. To coś, co dzieje się w organizmie. Zwierzę zostaje wystawione na działanie prionu, zwykle poprzez jego spożycie, i gdziekolwiek w organizmie, gdzie prion napotyka swoją normalną wersję, nieprawidłowe białko przekonuje normalne białko do przyjęcia tego nieprawidłowo sfałdowanego kształtu.
Jest to szczególnie niebezpieczne w ośrodkowym układzie nerwowym, ponieważ białka te mogą gromadzić się w blaszki, które zabijają komórkę. W końcu umiera wystarczająca liczba komórek, co powoduje zaburzenia układu nerwowego. Zwierzę zaczyna się dziwnie zachowywać i ostatecznie umiera.
W międzyczasie chore zwierzę może przenosić priony na inne zwierzęta poprzez ślinę, mocz lub kał. Priony są bardzo odporne i mogą przyczepiać się do roślin lub gleby, dopóki nie pojawi się inne zwierzę i nie zje ich.
Choroby prionowe, takie jak przewlekła choroba wyniszczająca, rozprzestrzeniają się, gdy nieprawidłowo sfałdowane białko pomaga również innym. Oto jak to się dzieje: O: Nieprawidłowo sfałdowana kopia białka prionowego (zielony kwadrat) przedostaje się do komórki lub tkanki; B: Normalnie złożona kopia tego samego białka (niebieskie kółko) napotyka kopię nieprawidłowo złożoną; C: Nieprawidłowo sfałdowane białko powoduje również nieprawidłowe sfałdowanie normalnego, powodując akumulację takich białek; D: Szkodliwe białka powodują zmianę kształtu jeszcze większej liczby białek; E: Nieprawidłowo sfałdowane białka mogą zostać usunięte i zainfekować inne tkanki i inne zwierzęta.
Czy moglibyśmy po prostu zabić wszystkie chore zwierzęta, zanim będą mogły dalej rozprzestrzeniać chorobę?
Niestety, to naprawdę działa tylko wtedy, gdy zostanie zrobione wystarczająco wcześnie. To jest jak pożar — im szybciej go ugasisz, tym większa szansa, że zapobiegniesz jego rozprzestrzenianiu się. Ale jeśli pozwolisz CWD ropieć przez dłuższy czas, wówczas odstrzał prawdopodobnie nie zadziała.
Na przykład stan Nowy Jork przeprowadził na szeroką skalę operację odstrzału w hrabstwie Oneida w 2005 r., po tym jak po raz pierwszy zidentyfikowano pięć lub sześć jeleni zakażonych CWD. Wydaje się, że to zadziałało, a państwo nadal testuje zwierzęta pod kątem choroby, aby spróbować wcześnie wykryć ogniska choroby.
Kiedy jednak zarządcy dzikiej przyrody próbowali zlokalizować odstrzał w Kolorado, nie wydawało się, aby w dłuższej perspektywie miało to mieć wpływ na CWD, prawdopodobnie dlatego, że zakaźne białko znajdowało się na tym obszarze od tak długiego czasu, że zasadniczo wniknęło w krajobraz. Białko jest niezwykle stabilne i może przetrwać w glebie latami. Lub nowe, chore jelenie mogły przenieść się na obecnie pusty obszar z pobliskich populacji. U jeleni nie występują objawy aż do późniejszych stadiów choroby, ale prawdopodobnie jakiś czas wcześniej wyrzucą prion do środowiska.
Jeśli więc odstrzał jest naprawdę skuteczny tylko na początku, czy istnieją inne strategie, które mogą pomóc w miejscach, w których CWD jest już „wypieczony”?
Moja praca koncentruje się głównie na hodowli zwierząt odpornych na CWD – nie na leczeniu choroby, ale na próbie znalezienia zwierząt, które nie chorują tak łatwo. Współpracujemy z farmą jeleni wykorzystywaną do polowań. Mają kilka właściwości, reprezentujących około 600 do 800 jeleni, gdzie CWD stało się powszechne. Po raz pierwszy zidentyfikowaliśmy tam CWD w 2014 r. i w ciągu kilku lat u jelenia na jednej z tych posesji ryzyko wystąpienia CWD wynosiło około 60–70%.
Przeprowadziliśmy także badania genetyczne na zwierzętach. Odkryliśmy, że około 80 do 90 procent jeleni miało jeden szczególny wariant genetyczny, czyli allel, białka prionu, który wydaje się niezwykle podatny na infekcję. Ale to tylko jeden allel z około pięciu możliwych u jelenia. Wygląda na to, że niektóre allele są bardziej odporne na CWD niż inne.
TERRY KREEGER / USGS
Jelenie dotknięte przewlekłą chorobą wyniszczającą, taką jak ta na zdjęciu, są często wychudzone, wykazują oznaki letargu i braku koordynacji. W końcu choroba ich zabije.
Dlaczego?
To jak zamek i klucz. Zakaźny prion CWD jest bardzo dobrym kluczem do tego jednego, naprawdę powszechnego zamka, ale przy różnych allelach zamek jest nieco inny i klucz również nie działa. Jednak wciąż uczymy się dokładnie, jak to wszystko ze sobą współdziała.
Z biegiem czasu zaczęliśmy skupiać się na dwóch różnych „dobrych” allelach. Myślę, że naszym ostatecznym celem jest zastosowanie sztucznego zapłodnienia i innych praktyk hodowlanych, dopóki nie będziemy mieli populacji zwierząt z tylko dobrymi allelami, eliminując ten, o którym wiemy, że jest okropny.
Czy posiadanie wyłącznie zwierząt z dobrymi allelami powstrzymałoby rozprzestrzenianie się choroby?
Dzięki temu byłoby to możliwe do opanowania. Zwierzęta z tymi dobrymi wariantami genów są znacznie mniej narażone na CWD, ale prawdopodobnie nie są całkowicie odporne. Wprowadzamy na farmę więcej zwierząt z dobrymi odmianami i widzimy, że wydaje się, że mniej z nich zostaje zarażonych do czasu polowania – na jednej posesji, gdzie wprowadziliśmy wiele selektywnie hodowanych jeleniowatych , nie znaleźliśmy pozytywnego przypadku w ciągu ostatnich dwóch, jeśli nie trzech lat.
Zatem selektywna hodowla może działać jak szczepionka na Covid: nadal można uzyskać przełomową infekcję, ale ma ona ogromny wpływ na spowolnienie choroby i zminimalizowanie przenoszenia. W tym momencie mogą istnieć narzędzia zarządzania, których moglibyśmy użyć, aby utrzymać tę wartość zasadniczo na poziomie zerowym. Jeśli te wysoce odporne zwierzęta zapadną na chorobę po pięciu latach, ale do trzeciego roku życia na wszystkie będą się polować, to w końcu na przykład nie będziemy mieli żadnego CWD.
Kiedyś ograniczona do kilku hrabstw w Kolorado i Wyoming, przewlekła choroba wyniszczająca rozprzestrzeniła się na 32 stany i kilka prowincji Kanady, gdzie dotyka zarówno populacje jeleni dzikich, jak i hodowlanych.
Czy hodowla selektywna mogłaby sprawdzić się także w przypadku dzikich zwierząt, a nie tylko tych trzymanych w niewoli?
To naprawdę dobre pytanie. Ten rodzaj selekcji zachodzi naturalnie u dzikich zwierząt – z czasem dobór naturalny będzie faworyzował zwierzęta oporne – ale przebiega znacznie wolniej. Widziałem wypuszczanie zwierząt hodowanych w niewoli w kontrolowanych sytuacjach, na przykład tam, gdzie CWD całkowicie zniszczyło lokalną populację. Ale wyłożenie jednego lub dwóch dolców na krajobraz – ich geny szybko by się rozrzedziły.
I będąc tam Czy precedensów dotyczących hodowli zwierząt na farmach i wypuszczania ich na wolność, wielu specjalistów zajmujących się dziką fauną i florą jest temu zdecydowanie przeciwne. Chcą zachować dziką populację dzikich zwierząt. Wprowadzenie jelenia hodowlanego w pewnym sensie skaziłoby go na skażenie. I jest to coś, czego nie można cofnąć. Rozumiem tę perspektywę. Zamiast tego wiele osób zajmujących się dzikimi zwierzętami pokłada większe nadzieje w badaniach nad szczepionkami.
Wiem, że mamy szczepionki przeciwko wirusom, ale czy możliwe jest wytworzenie szczepionki przeciwko białku?
Już to robimy. Szczepionka przeciw Covid jest na przykład skierowana przeciwko białku kolczastemu wirusa Covid-19, a nie przeciwko wirusowi jako całości. A priony to po prostu inne białka. Zatem szczepionka teoretycznie mogłaby działać, tworząc przeciwciała, które mogą wiązać się z białkiem prionowym, pomagając organizmowi je rozpoznać i wyeliminować.
Ale problem z przewlekłą chorobą wyniszczającą polega na tym, że w przeciwieństwie do Covida, zdrowa wersja problematycznego białka już istnieje naturalnie w naszych ciałach. Próba opracowania szczepionki, która będzie ukierunkowana na niezdrową wersję białka, a jednocześnie nie będzie atakować zdrowych komórek, to wyzwanie.
Sposób, w jaki choroba działa w organizmie, może również utrudniać stworzenie szczepionki. Naukowcy z Wyoming przeprowadzili kilka prób szczepionek i odkryli, że gdy łosiom wstrzyknięto konkretną eksperymentalną szczepionkę, chorowali szybciej.
Naszym zdaniem mogło się wydarzyć coś takiego: białe krwinki w naturalny sposób zabiją najeźdźców, a ich pozostałości zabiorą z powrotem do węzłów chłonnych, aby nauczyć organizm, co widziały, i aktywować mechanizmy obronne. Otrzymanie szczepionki może przyspieszyć ten proces, sprawiając, że białe krwinki będą lepiej wykrywać i wyłapywać najeźdźców.
Problem w tym przypadku polega jednak na tym, że białe krwinki nie są w stanie zniszczyć prionu po jego wychwyceniu. To nadal było zaraźliwe. Zatem jedyne, co zrobili, to szybsze przeniesienie prionu w miejsce, gdzie mógł się rozprzestrzenić, niczym mrówki przynoszące truciznę z powrotem do gniazda i rozprzestrzeniające ją na innych.
Nie oznacza to, że szczepionki nie mogłyby zadziałać, ale istnieją grupy pracujące nad tym problemem. Chcę być optymistą. Po prostu mam do tego zastrzeżenia.
Ponadto nawet jeśli otrzymamy skuteczną szczepionkę, musielibyśmy również znaleźć dobry sposób jej dystrybucji. Stosowanie zastrzyków u dzikich zwierząt byłoby niepraktyczne. We wschodnich Stanach Zjednoczonych stosowana jest szczepionka przeciwko wściekliźnie z przynętą, którą można wyrzucić z samolotu. Hipotetycznie coś takiego mogłoby zadziałać w przypadku CWD. Ale jest wiele rzeczy, które musimy pokonać.
Ogólnie rzecz biorąc, jakie są według Ciebie perspektywy w zakresie zarządzania i powstrzymywania CWD?
Wiele zależy od reakcji ludzi. Niestety, reakcje poszczególnych państw były zróżnicowane. Niektórzy traktują to bardzo poważnie, ale niektóre stany próbują zamiatać sprawy pod dywan. Spodziewam się, że za naszego życia będzie to możliwe we wszystkich stanach Stanów Zjednoczonych z wyjątkiem Hawajów.
I co wtedy? Myślisz, że to w końcu minie? A może po prostu będziemy musieli z tym żyć?
Myślę, że będzie jak z Covidem. To nigdy nie zniknie. Być może za 100 lat nie będzie to tak wielka sprawa, ale nadal będzie.
I trzymamy kciuki, żeby nigdy nie wskoczył na człowieka?
Tak, cóż, trzymaj mocniej kciuki.
Ten artykuł został ponownie opublikowany w Knowable Magazine. Przeczytaj oryginał tutaj.
