Verndandi arfgerðir bjarga öllu

Eins og fram kom í fyrri grein, er riða einn af þeim örfáu smit­sjúkdómum þar sem arfgerðin ræður næmi fyrir smiti í mjög miklum mæli. Það er ómetanlegur kostur – sem er lykilatriði í þeim mikla árangri sem hefur náðst í löndum sem hafa nýtt sér þessa þekkingu. ESB gaf út skýrslu 2014 til að meta árangur aðgerðanna sem hafði verið ráðist í frá 2002 til 2012.

Þar kemur skýrt fram að markviss ræktun er eina leiðin út úr vandamálinu og að niðurskurður einn og sér leiðir ekki til árangurs til lengri tíma séð (sjá www.tinyurl.com/esb-arangur).

Ég nefni þessa tilvísun strax í byrjun greinarinnar til að taka undir að hér er ekki um að ræða persónulegar skoðanir mínar, heldur þekking sem er vísindalega viðurkennd á alþjóðlegu sviði. Af sömu ástæðum langar mig að láta nú þegar koma fram nöfn sérfræðinganna sem eru með okkur í þessari rannsókn (sjá hér á opnunni í viðeigandi upplýsingakassa) þótt það sé ekki fyrr en í þriðja hluta greinaraðarinnar sem fjallað er nánar um hana.

Næmi fyrir riðu er arfgeng

En byrjum frá grunni. Ef talað er um „arfgerð“ í samhengi við riðu þá er venjulega átt við príonpróteinið (eða „prpn“ eins og Sæmundur Sveinsson orðaði það í síðasta tölublaði).
Príonpróteinið samanstendur úr mismunandi amínósýrum sem liggja í ákveðnum sætum (á ensku „codons“, et. „codon“). Hvert og eitt sæti á sitt númer. Bændur sem voru að glíma við riðu í sinni hjörð tóku snemma eftir því að hún kom alltaf upp í ákveðnum fjölskyldum/ættlínum en ekki í öðrum. Þess vegna grunaði þá fljótlega að þessi sjúkdómur sé arfgengur – löngu áður en nokkrar vísindalegar rannsóknir áttu sér stað.

„Klassísku“ sætin þrjú:
136, 154, 171

Á tíunda áratug síðustu aldar kom í ljós að sætin númer 136, 154 og 171 í príonpróteininu skipta máli varðandi næmi fyrir riðusmiti í kindum. Venjulega, þ. e. í villifé, eru eftirfarandi amínósýrur í þessum sætum:

• alanín = A í sætinu 136
• argínín = R í sætinu 154
• glútamín = Q í sætinu 171

Skammstafanirnar eru „ARQ“. Ef stökkbreytingar eiga sér stað, getur þessi samsetning breyst. Í íslensku fé hafa fundist tvær svoleiðis stökkbreytingar, kallaðir „breytileikar“:

• valín = V í sætinu 136 í staðinn fyrir A – en hitt er eins: „VRQ“
• histídín = H í sætinu 154 í staðinn fyrir R – en hitt er eins: „AHQ“

Í næstum öllum öðrum sauð­fjárkynjum, einnig í náskyldum eins og norsk spælsau, finnst auk þess eftirfarandi breytileiki:

argínín = R í sætinu 171 í staðinn fyrir Q – en hitt er eins: „ARR“

Engir „heilbrigðir smitberar“!

Þessi arfgerð varð snemma fræg þar sem hún reyndist algjörlega ónæm fyrir riðusmiti. Þetta þýðir að riðusmitefni, alveg sama hvað það er mikið, nær ekki að smita ARR-kindur þar sem príonpróteinið þeirra „talar“ bara ekki sama „tungumálið“ og smitandi prionpróteinið. Þessar ónæmu kindur geta þess vegna heldur ekki smitað aðrar kindur, „heilbrigðir smitberar“ eru ekki til. Þessi áhrif koma fullkomlega fram í arfhreinum kindum („ARR/ARR“, þar sem ARR kemur frá báðum foreldrum).

En þau virka í minna mæli ef einstaklingurinn er arfblendinn ARR, þ. e. ef það er næm arfgerð á móti, t. d. ARR/ARQ eða meira að segja ARR/VRQ. Samt draga arfblendnir ARR-einstaklingar mikið úr smitdreifingu þrátt fyrir að þeir kannski veikist sjálfir. Ástæðan er sú að í minna næmum kindum taka miklu færri líffæri þátt í sjúkdómsferlinu; til dæmis er oft ekki hægt að finna smitefni í eitlunum þessara kinda (eða öðrum líkamshlutum), einungis í heilanum. Þess vegna er t. d. skíturinn þeirra ekki smitandi – á meðan skítur úr næmum kindum (t.d. VRQ/VRQ eða ARQ/ARQ) virkar smitandi.

Arfgerð fósturs stjórnar magni smitefnis

Annað dæmi: Hildir riðuveikra kinda eru ein helsta smitleiðin. En það merkilega er að erfðaefni móðurinnar stýrir ekki hvort hildirnar taka þátt í sjúkdómsferlinu heldur erfðaefni fóstursins! Arfgerð fóstursins stýrir þar með magni smitefnis í hildunum. Þannig að strax þegar fóstrið er með ARR-arfgerð smita hildirnar minna (ARR+x) eða ekki neitt (ARR/ARR) frá sér. Þess vegna er hægt að ná mjög fljótum árangri með arfgerðina ARR, það er innan fárra ára hægt að stoppa sjúkdóminn alveg af þótt talsverður hluti kindanna í hjörðinni sé enn ekki með ARR/ARR.

Dæmi Kýpur – ræktun fækkaði riðu innan fárra ára

Mjög gott dæmi er Kýpur sem er tíu sinnum minni en Ísland en er með sambærilegan fjölda kinda og geita og riða hefur komið upp í fleiri en þúsund hjörðum. Þar hefur aldrei tíðkast að öll hjörðin sé skorin niður (nema að allar kindur/geitur hjarðarinnar hafi veikst) en notuð markviss ARR-ræktun í staðinn. Það er meira að segja til ræktunarstöð ríkisins sem er að rækta arfhreinar ARR-kindur (og sambærilegar geitur) til dreifingar um landið. Bæir þar sem riða kemur upp eru í forgangi um að fá arfhreina ARR-hrúta. Skýrslan, sem má finna í gegnum tengilinn hér að neðan, er frá 2012 vog tölurnar hafa haldið áfram að fara stöðugt niður síðan. Flest tilfelli hafa verið skráð fleiri en 60, árið 2003. Síðustu árin hefur þróunin verið þannig: árið 2015 voru 13 tilfelli, 2016 voru sjö, 2017 voru tvö, 2018 voru fjögur og 2019 var einungis eitt. www.tinyurl.com/kypur-rida.

Ef það kemur upp riða í hjörð í ESB ...

Allar ESB-reglugerðir miða þess vegna við þessa verndandi arfgerð ARR. Ef það kemur upp riða, þá eru þrír möguleikar í boði sem eru í grófum dráttum eins og hér segir:

• Allar kindur hjarðarinnar eru skornar niður (venjulega er ekki farin sú leið).
• Einungis þær kindur eru skornar niður sem eru ekki með ARR (ær og sauðir mega vera arfblendin, hrútar þurfa að vera arfhreinir). Undir ákveðnum kringumstæðum – til dæmis ef það finnast ekki nógu margar kindur með ARR í hjörðinni – er hægt að fresta þessum niðurskurði í allt að þrjú ár; á meðan verður markvisst ræktað upp ARR innan hjarðarinnar og það er líka leyfilegt að taka inn ARR-kindur að utan til þess. Á meðan eru sölutakmarkanir og á sauðburði mega kindurnar ekki hafa samskipti við kindur annarra hjarða (einungis á sauðburði!).
• Ekki farga/slátra neinum einstaklingum, ef:
  • erfitt er að finna viðunandi einstaklinga sem geta komið í stað þeirra eða
  • hlutfall ARR er lágt í hjörðinni eða í kyninu sem heild eða
  • hætta er á skyldleikarækt annars eða
  • yfirvöldin telja þann valkost nauðsynlegan í ljósi aðstæðna en með tilliti til sóttvarnar

Næstu skref við möguleika 3:

• Arfgerðagreina a.m.k. 50 einstaklinga (ef geitur og kindur í hjörðinni, 50 af hvorri tegund) innan 3ja mánaða síðan fyrsta kindin greindist
• Ef fleiri jákvæðir einstaklingar uppgötvast, skoða aftur hvort möguleiki 2 eða 1 hentar betur

Þessar reglur hafa verið í gildi frá 2001 með nokkrum breytingum í gegnum tíðina – venjulega í formi afléttinga – en samt hafa riðutilfellin fækkað mjög. Hér fyrir ofan koma eingöngu helstu atriðin fram, ég mæli með því að reglugerðin sé lesin í heild sinni, aðallega „viðauki 7“. Hér finnst hún á mismunandi tungumálum: www.tinyurl.com/esb-reglur-rida.

ARR hefur ekki fundist á Íslandi – en T137!

Til þessa hefur sem sagt ARR ekki fundist hér á landi. En sem betur fer býr príonpróteinið yfir miklu fleiri sætum en 136, 154 og 171. Ef allt próteinið er skoðað („raðgreint“) þá kemur í ljós að fleiri sæti skipta máli. Það fundust meira að segja að minnsta kosti tvær arfgerðir sem virka eins verndandi og ARR – og að minnsta kosti önnur þeirra er líka til á Íslandi, nefnilega T137!

En rannsóknir í kringum þessa arfgerð áttu sér ekki stað á Íslandi heldur á Ítalíu. Romolo Nonno, sem er með í rannsóknarhópnum okkar, var einn af þeim vísindamönnum sem uppgötvuðu sérstæðu þessarar arfgerðar. Það kom þannig til að smittilraunir með kindur voru framkvæmdar til að athuga nánar virkni „klassískra“ arfgerða á borð við VRQ, ARQ, AHQ og ARR gagnvart sauðfjárriðu og kúariðu. Teymið bjóst við að allar ARQ/ARQ-kindur myndu smitast, það var bara spurning hvað það tæki langan tíma. En í ljós kom að sumar ARQ/ARQ- kindur smituðust bara ekki en voru fullheilbrigðar eftir að fjögurra ára rannsóknartímabilinu lauk. Þær lifðu meira að segja þó nokkur ár í viðbót, urðu eldri en 10 ára og jafnvel eftir dauða þeirra fundust engin einkenni í heilanum. Þessar kindur voru annaðhvort með arfgerðina T137 eða K176 eða báðar – „ofan á“ ARQ/ARQ-arfgerðina.

T137 óvænt jafn verndandi og ARR

Þetta kom á óvart og þótt það hefði í rauninni ekki verið „nauðsynlegt“ (því ARR fannst í þessu sauðfjárkyni líka) voru þessar arfgerðir skoðaðar nánar í tveimur umfangsmiklum rannsóknum: bæði í „case-control-study“ (rannsókn í raunverulegum riðuhjörðum) með yfir 7.000 kindur og í svokölluðu PMCA-prófi þar sem líkt er eftir smitferlinu í tilraunaglasi.

Niðurstöðurnar voru alltaf eins og staðfestu að T137 og K176 eru eins verndandi og ARR. Margt bendir meira að segja til þess að verndandi áhrif arfgerðarinnar T137 virki í arfblendnu formi eins vel og í arfhreinum ARR-kindum. Síðast en ekki síst: Frá 2004 hafa allar riðujákvæðar kindur á Ítalíu verið raðgreindar, samtals fleiri en 2.800, og til dagsins í dag hefur aldrei fundist kind með T137 sem var jákvæð – þótt þessi arfgerð sé algeng á meðal ítalskra kinda með hlutföllin á milli 10 og 30 prósent.

Það er mjög líklegt að T137 virki alveg eins á Íslandi; en til að vera hundrað prósent viss verður hún skoðuð einu sinni enn í rannsókninni okkar undir íslenskum kringumstæðum.

Markmið okkar er að fá sem fyrst opinbera staðfestingu af hálfu ESB að þessi arfgerð megi koma í stað ARR. Tilgangurinn er að geta innleitt hana í íslensku reglugerðirnar án þess að þurfa að óttast neikvæð áhrif á útflutning kjöts.

Af hverju heitir arfgerðin „T137“?

„Grunnurinn“ er venjulega villi­fjárarfgerðin ARQ – A í sætinu 136, R í sætinu 154 og Q í sætinu 171. Í sætinu 137 er venjulega M (metíonín), þá er kindin „venjulega næm“, en ef það er T (þreónín) þarna í staðinn, þá er kindin ónæm fyrir riðusmiti. Í stuttum máli: M137 er þetta venjulega, T137 er hins vegar verndandi. Í rannsóknarskýrslum er arfgerðin oft skrifuð „AT137RQ“ eða – enn ná­kvæmara – „A136T137R154Q171“.

En hvað með AHQ?

Í nokkur ár var talið að H í sætinu 154 = AHQ sé verndandi. Því miður kom þá í ljós að svo væri ekki – en þessi arfgerð er greinilega minna næm en ARQ eða VRQ. Í dag er hún kölluð „lítið næm“. Hún hefur til þessa verið það besta sem völ var hér á landi á meðan það virtist engin alvöru verndandi arfgerð í boði. Til að meta betur virkni hennar miðað við ARQ hins vegar og ARR eða T137 annars vegar verður hún líka skoðuð nánar í rannsókninni okkar.

Svanur frá Litla-Hofi í Öræfum, ein þriggja lifandi einstaklinga til þessa með C151. Mynd / Gunnar Sigurjónsson

Breytileikar á Íslandi

Til þessa hafa fundist eftirfarandi breytileikar/“arfgerðir“ hér á landi – upprunalega ástandið er sem sagt alltaf A136R154Q171 eða „villifjárarfgerðin“:

• V136 (venjulega A) > VRQ, „áhættuarfgerð“
• T137 (venjulega M), alvöru verndandi
• N138 (venjulega S), verndandi í hreindýrum – enn óljóst í sauðfé
• C151 (venjulega R), mögulega verndandi í arfhreinu ástandi
• H154 (venjulega R) > AHQ, „minna næm arfgerð“
• R231R+L237L („þögull“ breytileiki, alltaf saman), óljóst hvort það skiptir máli

Nokkrar amínósýrur ...

... sem skipta máli í príonpróteíni:

• metíonín M
• systeín C
• asparagín N
• asparssýra D
• glútamín Q
• histídín H
• lýsín K
• alanín A
• valín V
• þreónín T
• lefsín L
• serín S
• argínín R

Rannsóknarteymið

Christine Fast
Friedrich Loeffler-Institut, Þýskalandi

Eyþór Einarsson
RML

Fiona Houston
University of Edinburgh, Skotlandi

Gesine Lühken
Justus-Liebig-háskólinn, Þýskalandi

John Spiropoulos
APHA institute, Englandi

Jörn Gethmann
Friedrich-Loeffler-Institut, Þýskalandi

Karólína Elísabetardóttir
Hvammshlíð

Laura Pirisinu
ISS istituto, Ítalía

Romolo Nonno
ISS istituto, Ítalía

Stefanía Þorgeirsdóttir
Keldum

Vilhjálmur Svansson
Keldum

Vincent Beringue
INRAE institute, Frakklandi

Ítarefni fyrir áhugasama

Langflestar niðurstöður mikilvægra rannsókna eru ókeypis aðgengilegar á netinu ef maður tekur sér tíma til að vinna sig inn í ensku fagorðin sem eru notuð þar. (Ég mæli alls ekki með því að láta textann þýða yfir í einhverri þýðingarvél!) Nokkur dæmi um „lykilskýrslur“ sem skipta máli fyrir okkur á Íslandi eru að finnast hér (var að stytta tenglana þannig að það ætti að vera einfalt að stimpla þá inn í vafarann):

2014 - ESB-skýrsla um árangurinn 10 ára „riðuaðgerða“: www.tinyurl.com/esb-arangur

2001-2021 - ESB-reglugerð um riðuveiki: www.tinyurl.com/esb-reglur-rida

2007, 2009 - tvær ítalskar rannsóknir í kringum T137 (þriðja skýrslan – um PMCA-prófin – er því miður ekki opinberlega aðgenginleg á netinu):
www.tinyurl.com/t137-1

www.tinyurl.com/t137-2

1999 - íslensk grein um arfgerðir sem fundust á Íslandi m. a. eftir Stefaníu Þorgeirsdóttur:
www.tinyurl.com/stefania-arfgerdir

2004 - íslensk grein um þróun riðuveiki á Íslandi eftir Guðmund Georgsson:
www.tinyurl.com/gudmundur-rida

Mikilvægt er að taka tillit til árstala; eldri skýrslur geta eðlilega enn ekki tekið tillit til nýrrar þekkingar.

Fjölskyldan á Sveinsstöðum

Ólafur Magnússon og Inga Sóley Jónsdóttir ásamt börnunum Sunnu Margréti, Sölku Kristínu og Magnúsi.
Þau ákváðu að breyta nöfnunum þeirra Þoku og Spurningu í ljósi arfgerðarinnar og nota í framhaldinu fyrir allar kindur með þessa arfgerð nöfn sem byrja á T. Þoka heitir núna Trú og Spurning heitir Tryggð.

Karólína Elísabetardóttir,
Hvammshlíð.