KNOCKOUTEN

1989 var året då någon för första gången avsiktligt lyckades omintetgöra en enskild gen hos en annan levande varelse. Offret var som vanligt en laboratoriemus och hjälten fick nobelpriset i medicin 2007. Då, åtta år senare, var experimenterandet med s k knockoutmöss redan i full gång i labben runtom i världen. Varenda gång man lyckas slå ut en gen, har man ju skaffat sig möjligheten att upptäcka vad genen är till för. Vad händer med dem som inte har den?

Det är bara att vänta och se.

Någon gång i början på 90-talet gjorde några forskare just detta. De hade lyckats plocka bort en speciell gen från ett antal möss och stod förväntsfulla framför burarna i forskningslabbet. Vilket ont öde skulle drabba mössen? Hemska missbildningar? Sjukdomar? Ofruktsamhet? Korta och ömkliga liv?

De blev kanske lite besvikna, forskarna. Mössen utan genen levde lika bra och lika länge som mössen i originalversion i buren intill. De åt, sprang omkring, umgicks, parade sig och fick ungar lika prompt som grannarna, så experimentet såg inte ut att leda till någon uppseendeväckande ny insikt om varför möss bär omkring på just den genen. De levde skapligt bra utan den och så höll det på till den dag då labbet fick ohyra. Som alla labb hade det här labbet fastlagda rutiner för hur man åtgärdar ohyran och följde sina rutiner – man rengjorde och skurade och så avslutade man med att spraya burarna med ett ganska nytt preparat, som hade lagts till i rutinen.

Nästa dag var alla de genmodifierade mössen döda. Deras hjärnor hade halter på upp till 100 gånger mer av det nya medlet än grannarnas hjärnor.

Preparatet var ivermectin och det var så man upptäckte poängen med genen som vi nu kallar MDR1.

Rapporten om den här händelsen publicerades 1993. Den följdes snabbt av hundratals studier av MDR1 och det protein som den producerar. En veterinärmedicinsk forskare insåg, att det som hände med knockoutmössen påminde om det som hade hänt vissa hundar, som behandlats med ivermectin eller liknande nya preparat. Tio år efter ivermectinets intåg hade amerikanska veterinärer redan hunnit få ett nytt talesätt: ”White feet – don´t treat!” Avmaska inte de vittassade vallhundsraserna med Ivomec, för de kan dö på kuppen. Men varför reagerar just de så, när andra hundar inte gör det?

De som kan dö har en defekt variant av genen MDR1 – i dubbel upplaga. Det kallas MDR1 -/-, dubbelminus, när man är homozygot för mutationen till skillnad från normalvarianten MDR1+/+, dubbelplus, homozygot för den fungerande versionen. Så här lät det 2008:

Adverse drug reactions

Jill E Maddison, Stephen W Page, in Small Animal Clinical Pharmacology (Second Edition), 2008

P-glycoprotein

P-glycoprotein (P-gp) or multidrug resistance protein 1 (Mdr1) is a member of the ATP binding cassette (ABC) superfamily of transmembrane transport proteins and in the dog is encoded by the gene Mdr1. P-gp is an important drug efflux transporter that has a significant impact on the gastrointestinal absorption, distribution, metabolism, excretion and toxicity of its substrates. Mutations of Mdr1 have been observed in 10 dog breeds (see Table 3.5), with dogs that are homozygous for the mdr1-1Δ allele displaying nonfunctional P-gp. The pharmacological impact of homozygous mutants is the ability of ivermectin to pass the blood–brain barrier and achieve toxic concentrations within the brain two orders of magnitude higher than in dogs with functional P-gp. The identification of this mutation in collies and related breeds finally explains the well-known sensitivity of these breeds to the macrocyclic lactone class of parasiticides.

Proteinet som genen producerar kallas P-glykoprotein. Det finns hos möss, hundar, hamstrar, människor och väldigt många andra arter, inklusive svampar och bakterier.  Om man inte har genen, har man förstås inget P-glykoprotein alls och om man har en muterad version av genen, riskerar man ett icke-fungerande P-glykoprotein. Då kan man vara illa ute, som labbmössen upptäckte den dag då deras hem sprayades med ivermectin.

P-glykoprotein är lättast förstådd som en utkastare, en sådan som bättre nattklubbar håller sig med – jobbet är att upptäcka och handgripligen avhysa ovälkomna besökare i de egna cellerna. P-glykoprotein står på vakt i tarmcellerna, i moderkakan, i gallgångarnas celler, i njurarna, i cellerna som omger hjärnans blodkärl. Där fångar det upp och kastar ut ett antal ämnen, som det ser som främmande och farliga. De vi känner till är ivermectin och dess släktingar, hjärtmedicinen digitalis, HIV-mediciner, cellgifter, diarrémedicinen Imodium och några till. De åker tillbaka ut i tarmen, ut i gallan, bort från hjärnan och tillbaka ut i blodet till njurarna för sluttransport ut ur kroppen med urin eller avföring. Det finns tumörceller som använder sitt P-glykoprotein som skydd mot cellgiftsbehandling och det finns mikroorganismer, som kan använda P-glykoprotein som skydd mot antibiotika.

Varje levande cell har nytta av en utkastare – någon som känner igen intränglingar och avvisar dem. Evolutionen har lagt ner många år på att skaffa fram P-glykoprotein hos alla de celler som finns i alla de kroppar som bildar alla dessa olika arter. Det ovanliga med den molekylen är att den är så mångsidig. Den fångar och sopar ut inte bara ett främmande ämne med vissa igenkänningstecken eller kemisk struktur – den tar många, sinsemellan väldigt olika, ovälkomna besökare i cellen. Det borde inte gå bra att vara utan den molekylen.

Men det gör det, för det mesta. 

                       Stora träd börjar gulna i hettan.. Genmanipulerad hund håller färgen. 

                         Paus efter kort lekpass.

Medan man läser listan över mediciner som är farliga för vittassar, blir man alltmera fundersam. Varken hundar eller människor utvecklade MDR1-genen för att försvara sig mot mediciner som dök upp på 1980-talet. Förutom att man kan dö av Ivomec som de MDR1-lösa labbmössen gjorde och som vissa hundar har gjort – vad kan man mera dö av, om man saknar den genen i original?

Det verkar inte finnas något övertygande svar på den frågan.

Kan det vara en gammal goding som Listeria, bakterien som finns överallt? Jag hittar en artikel, som jämför MDR1 -/- möss med MDR1+/+ möss och finner, att minusvarianterna – de som saknar P-glykoproteinet – är sämre på att stå emot en listeriainefektion i tarmen. Jag hittar en annan, som säger att -/- möss oftare utvecklar inflammatorisk tarmsjukdom. Annars råder en förvånande torka i rapporter om tråkiga saker hos minusvarianten. Varför går det så pass bra att vara utan den?

Listeria är en av anledningarna till att man skall tvätta händerna, innan man lagar middag. Den finns i jord, i vatten, i tarmen hos andra djur, särskilt hos får, i foder, den dyker upp lite varstans och vi blir rejält magsjuka av den, om den får chansen att växa till sig i vår mat. Immunsvaga individer kan drabbas värre än så – de kan dö i hjärnhinneinflammation och sepsis. Nu kan man lätt tro, att kombinationen av MDR1-/- och en enda fattig immunförsvarsallel i DQA1*009:01 är illavarslande för collies, men eftersom i stort sett alla collies har den enda allelen, medan många har -/-versionen av MDR1-genen och ingen collie kan ha undgått någon form av närkontakt med Listeria ( eller tusentals andra bakteriearter och tusentals andra olämpliga ämnen i omgivningen), blir frågan: var är alla döda hundar?

Det finns bara två tänkbara förklaringar till frånvaron av döda collies. Antingen är den tillstökade, förkortade versionen av P-glycoprotein hos -/- varianten trots allt till stor del fungerande.

Eller – mera sannolikt - så finns andra gener som gör i stort sett samma jobb. Evolutionen är sällan mycket för att satsa allt på ett enda kort. Möss har 3 hittills hittade MDR-gener, människor har 2. Vad har hundar?

                                                         * * *

En rapport från Storbrittannien 2012 bekymrar mig mera än följden av den muterade MDR1-genen, inte minst för att den upprepar och bekräftar andra rapporter från andra länder. Det här är vad den hittar, när den går igenom 642 brittiska hundar.

The MDR1 mutation was found in six breeds (rough, smooth and Border collies, old English and Shetland sheepdogs, and Australian shepherd dogs), which are all pastoral breeds of collie descent.

(Table 1). The allelic frequency of the MDR1 mutation varied between these breeds; it was highest for rough (71 per cent) and smooth

(73 per cent) collies, followed by Australian shepherd dogs

(46 per cent), Shetland sheepdogs (36 per cent), old English sheepdogs

(11 per cent) and Border collies (2 per cent).

Homozygous mutant MDR1 alleles were found in 52 per cent of the rough collies, 45 per cent of the smooth collies, 25 per cent of the Australian shepherd

dogs and 12 per cent of the Shetland sheepdogs.

(PDF) Frequency of the mutant MDR1 allele in.... Available from: https://www.researchgate.net/publication/228070833_Frequency_of_the_mutant_MDR1_allele_in_dogs_in_the_UK

Ni kan se frekvenserna för MDR1-mutationen som ett släktskapsbevis mellan raserna. Andra genetiker har gjort beräkningarna och kommit fram till att den muterade genen är IDB, identical by descent, i collie, sheltie, aussie, OES och border collie. Det fanns en gemensam hundförfader, som levde före tiden då de vallande gamla lantrashundarna började splittras upp i raser med var sin stambok. Före mitten av artonhundratalet, med andra ord. MDR1-mutationen fungerar som ett släktträd för collieraserna.

Ni kan se en annan sak också. I vilket land man än letar, hittar man samma fördelning av MDR1-mutationen. Den muterade genen finns i enkel upplaga hos en andel av hundarna i varje ras, men den är alltid ojämförligt högst hos collie. Den finns som homozygot gen i varierande andel, lägre självklart än den heterozygota andelen, men även där leder collie stort.

Givetvis har ingen någonsin medvetet aktivt selekterat för MDR1-förlust. Ingen visste ens att mutationen existerade, förrän ivermectin dök upp på åttiotalet och några hundar dog. Ingen verkar heller veta exakt vilken skada förlusten av den normala genvarianten annars gör: så länge man undviker Ivomec och några andra mediciner, lever -/-collies så vitt vi vet lika länge och lika bra som +/+ collies och andra hundar med normalversionen i behåll.

Det man kan lära sig av siffrorna är två saker. För det första – har man som mål att få bort MDR1-mutationen, då är det bara utkorsning som återstår. Rasen har så få homozygota normalgener att ingen annan lösning är tänkbar. Man kan inte slå ut hälften av sin avelsbas för att göra sig av med ett genetiskt problem som visar sig efter intag av vissa mediciner; då kommer man att få andra genetiska problem i stället.

För det andra – Nobelpriset 2007 gick till fel mottagare. Det borde ha tilldelats tidiga collieuppfödare. Räknat i procent var de inte riktigt lika framgångsrika som forskarna som hundra år senare helt klippte bort en gen hos några laboratoriemöss, men de kom väldigt nära. Saxen de använde var exteriörinriktad släktskapsavel. De visste inte vad de gjorde då heller, men ihärdiga var de.

Bodil Carlsson