Εισαγωγή

Όπως είναι γνωστό, οι περισσότερες περιπτώσεις Μελαγχρωστικής Αμφιβληστροειδοπάθειας (ΜΑ) είναι κληρονομικές και οφείλονται σε βλάβη κάποιου γονιδίου. Παρόμοιες παθήσεις του αμφιβληστροειδή χιτώνα, όπως είναι ο εκφυλισμός της ωχράς κηλίδας και η δυστροφία των κωνίων – ραβδίων, είναι επίσης κληρονομικές. Η συχνότητα με την οποία εμφανίζονται οι παθήσεις αυτές στο γενικό πληθυσμό είναι περίπου 1 στα 5.000 άτομα, ενώ μπορούν να μεταβιβασθούν από τους γονείς στους απόγονους με πολλούς και διαφορετικούς τρόπους.

Η γενετική άποψη των κληρονομικών παθήσεων του αμφιβληστροειδή είναι περίπλοκη διότι υπάρχουν πάρα πολλά γονίδια που ευθύνονται γι’ αυτές. Μέχρις στιγμής, υπάρχουν επιστημονικά δεδομένα για 60 γονίδια, ενώ ο αριθμός τους αναμένεται να ανέλθει σε περισσότερα από 120, καθώς νέα γονίδια ανακαλύπτονται κάθε τόσο.

Για το λόγο αυτό, είναι πολύ σημαντικό να γνωρίζουν οι ασθενείς και οι οικογένειες τους τις ιδιότητες των κληρονομικών νοσημάτων, ιδιαιτέρως στις περιπτώσεις εκείνες όπου , πρέπει να αποφασίσουν για την απόκτηση απογόνων. Πρέπει να τονισθεί ότι η «η ημιμάθεια είναι κακός σύμβουλος» και είναι προτιμότερο ο ασθενής να ζητεί γενετική συμβουλή από κάποιον ειδικό στα θέματα αυτά, αντί να προσπαθεί μόνος του να διαγνώσει τον τύπο της ασθένειας που χαρακτηρίζει τον ίδιο ή την οικογένεια του. Βέβαια, σε πολλές περιπτώσεις οικογενειών είναι αδύνατον να βρεθεί ο τρόπος κληρονόμησης της πάθησης, διότι δεν υπάρχουν πληροφορίες για «άτομα -κλειδιά» καθώς αυτά είναι ακόμα σε πολύ νεαρή ηλικία, δεν είναι διαθέσιμα ή έχουν πεθάνει.

Εδώ, θα πρέπει να αναφερθούν μερικές από τις βασικές αρχές της Γενετικής, ώστε να γίνει πιο κατανοητό το κείμενο που ακολουθεί. Κατ αρχήν, κάθε άνθρωπος έχει δύο αντίγραφα κάθε χρωμοσώματος και συνεπώς κάθε γονιδίου, τα οποία έχει κληρονομήσει ένα από τον πατέρα και ένα από τη μητέρα του. Εξαίρεση αποτελεί το χρωμόσωμα Χ και τα γονίδια του, καθώς τα αρσενικά άτομα έχουν μόνο ένα αντίγραφο, το οποίο έχουν κληρονομήσει από τη μητέρα τους. Ο συνολικός αριθμός των γονιδίων που έχει ο άνθρωπος ανέρχεται σε 60.000 – 80.000. Κάθε γονίδιο ορίζει μια γενετική πληροφορία, η οποία μεταφέρεται από γενιά σε γενιά. Αρκεί μια βλάβη να συμβεί σε ένα γονίδιο, ώστε να προκαλέσει μια ασθένεια η οποία στο εξής θα είναι κληρονομική. Μέχρι πρόσφατα δεν ήταν εφικτή η διάγνωση τέτοιων γονιδιακών βλαβών, αφενός διότι δεν υπήρχε η κατάλληλη τεχνολογία και αφετέρου διότι το μεγαλύτερο ποσοστό των γονιδίων δεν είχε χαρακτηρισθεί. Τα τελευταία χρόνια, νέες μέθοδοι γενετικής μελέτης έγιναν διαθέσιμες, παραμένει όμως το πρόβλημα χαρακτηρισμού νέων γονιδίων και προς τα εκεί προσανατολίζεται η έρευνα. Παρόλα αυτά, σε πολλές περιπτώσεις, ακόμα και όταν το γονίδιο είναι γνωστό, η αναγνώριση της υπαίτιας βλάβης είναι χρονοβόρα και οικονομικά ασύμφορη.

Όπως έχει προαναφερθεί, η μεταβίβαση της ΜΑ (όπως και των άλλων κληρονομικών παθήσεων του αμφιβληστροειδή) από το πάσχον άτομο στους απόγονους του μπορεί να γίνει με οποιονδήποτε από τους γνωστούς τύπους κληρονόμησης. Αναλυτικότερα, οι τύποι αυτοί είναι οι εξής:

α) Ο αυτοσωμικός επικρατής τύπος

Στις ασθένειες επικρατή τύπου αρκεί το ένα από τα δύο αντίγραφα ενός γονιδίου να έχει κάποια βλάβη. Ο ασθενής με επικρατή τύπου ΜΑ παρουσιάζει βλάβη στο ένα μόνο αντίγραφο του γονιδίου που έχει κληρονομήσει από τον ένα γονέα του, ο οποίος στις περισσότερες περιπτώσεις εμφανίζει επίσης την ασθένεια. Το άλλο αντίγραφο του γονιδίου που έχει μεταβιβασθεί από το φυσιολογικό γονέα είναι φυσιολογικό. Ο όρος επικρατής χρησιμοποιείται διότι η δράση του παθολογικού γονιδίου επικρατεί της δράσης του φυσιολογικού γονιδίου.

Ο ασθενής με πάθηση επικρατή τύπου μπορεί να μεταβιβάσει το φυσιολογικό ή το παθολογικό γονίδιο σε κάθε απόγονο του με την ίδια πιθανότητα, δηλαδή 50%, ανεξαρτήτως εάν πρόκειται για αγόρι ή για κορίτσι. Τα άτομα που δεν πάσχουν στην οικογένεια αυτή δεν φέρουν κανένα αντίγραφο του παθολογικού γονιδίου, οπότε δεν υπάρχει περίπτωση να το μεταβιβάσουν στα παιδιά τους.

Μια πάθηση είναι επικρατή τύπου όταν στην οικογένεια που εμφανίζεται πληρούνται οι εξής προϋποθέσεις: η ασθένεια παρατηρείται σε τρεις τουλάχιστον συνεχόμενες γενιές, κάθε πάσχον μέλος έχει έναν γονέα που επίσης πάσχει και παρατηρείται μεταβίβαση της πάθησης από πατέρα σε γιο (Σχήμα 1).

Σχήμα 1: Απεικονίζεται μια οικογένεια με ΜΑ επικρατή τύπου. Στην πρώτη γενιά, την πάθηση εμφανίζει ο πατέρας (1:1), ενώ η μητέρα (1:2) είναι φυσιολογική. Στη δεύτερη γενιά, εμφανίζονται δύο πάσχοντα άτομα (11:1 και 11:6), ενώ τα αδέλφια τους (11:3 και II: 4) είναι φυσιολογικά. Σε περίπτωση γάμου των πασχόντων ατόμων με φυσιολογικά άτομα (11:2 και II: 5), η πιθανότητα μεταβίβασης της ασθένειας στους απογόνους (II-1:1 και 111:2) είναι 50% για κάθε εγκυμοσύνη.

β) Ο αυτοσωμικός υπολειπόμενος τύπος

Στις ασθένειες υπολειπόμενου τύπου υπάρχει βλάβη και στα δύο αντίγραφα του ίδιου γονιδίου ενώ η παρουσία ενός φυσιολογικού αντιγράφου με ένα παθολογικό δεν προκαλεί ασθένεια. Στις περιπτώσεις ΜΑ υπολειπόμενου τύπου, εμφανίζεται κάποιο πάσχον μέλος σε μια οικογένεια χωρίς να υπάρχει προηγούμενο οικογενειακό ιστορικό. Αυτό συμβαίνει διότι και οι δύο γονείς είναι «φορείς», δηλαδή ο καθένας τους φέρει από ένα μεταλλαγμένο γονίδιο και ένα φυσιολογικό γονίδιο που εξισορροπεί τη βλάβη του άλλου. Η πιθανότητα να μεταβιβασθούν και τα δύο αντίγραφα του παθολογικού γονιδίου από τους γονείς στους απόγονους είναι 25% για κάθε εγκυμοσύνη, ανεξάρτητα εάν πρόκειται για κορίτσι ή αγόρι. Ο γονέας – φορέας εμφανίζεται ως φυσιολογικός και δεν πάσχει. Δυστυχώς, μέχρι σήμερα δεν υπάρχει τρόπος να αναγνωριστούν ποιά άτομα είναι στην πραγματικότητα φορείς.

Τα χαρακτηριστικά μιας οικογένειας με πάθηση υπολειπόμενου τύπου είναι τα εξής: οι δύο γονείς είναι φυσιολογικοί χωρίς προηγούμενο οικογενειακό ιστορικό της ασθένειας, η οποία προσβάλλει με την ίδια συχνότητα αγόρια και κορίτσια. Στις περισσότερες περιπτώσεις, μεταξύ των γονέων υπάρχει συγγένεια ή κοινή καταγωγή (Σχήμα 2).

 Σχήμα 2: Απεικονίζεται μια οικογένεια με ΜΑ υπολειπόμενου τύπου. Στην πρώτη γενιά, οι δύο γονείς (1:1 και 1:2) εμφανίζονται ως φυσιολογικοί, στην πραγματικότητα όμως είναι φορείς του παθολογικού γονιδίου. Στη δεύτερη γενιά, εμφανίζονται δύο πάσχοντα άτομα (II: και 11:6), ενώ τα αδέλφια τους (11:1,11:4 και 11:5) είναι φυσιολογικά, χωρίς να αποκλείεται η πιθανότητα να είναι φορείς (11:1 και 114). Σε περίπτωση γάμου των πασχόντων ατόμων με φυσιολογικά (I-I: 2 και 11:7), η πιθανότητα μεταβίβασης της ασθένειας στους απογόνους (111:1 και 111:2) είναι σχεδόν 0% για κάθε εγκυμοσύνη.

γ) Ο φυλοσύνδετος τύπος

Ο φυλοσύνδετος τύπος μιας νόσου συνδέεται με το χρωμόσωμα Χ και προσβάλλει μόνο άνδρες, οι οποίοι έχουν κληρονομήσει το παθολογικό αντίγραφο του γονιδίου από τη μητέρα τους. Αυτό συμβαίνει διότι, ενώ οι γυναίκες έχουν δυο αντίγραφα του Χ και το φυσιολογικό εξισορροπεί τη βλάβη του άλλου, οι άνδρες έχουν ένα μόνο αντίγραφο και όταν αυτό είναι μεταλλαγμένο, εμφανίζουν την ασθένεια. Όταν ένας άνδρας παρουσιάζει, για παράδειγμα, ΜΑ φυλοσύνδετου τύπου όλες οι κόρες του θα είναι φυσιολογικοί φορείς της ασθένειας, ενώ οι γιοι του δεν θα έχουν κανένα πρόβλημα. Στις περιπτώσεις όμως εκείνες που μια γυναίκα είναι φορέας τότε οι γιοι της έχουν 50% πιθανότητα να εμφανίσουν την ασθένεια, ενώ οι κόρες της έχουν 50% πιθανότητα να είναι φυσιολογικοί φορείς όπως η μητέρα τους.

Σε μια οικογένεια η ασθένεια εμφανίζει φυλοσύνδετο τύπου κληρονόμησης όταν παρουσιάζεται μόνο σε αρσενικά μέλη, χωρίς αυτά να αποκτούν πάσχοντα παιδιά. Η ασθένεια φαίνεται να μεταβιβάζεται από την πλευρά της μητέρας, η οποία έχει συνήθως πατέρα ή αδελφό που πάσχει ( Σχήμα 3).

Σχήμα 3: Απεικονίζεται μια οικογένεια με ΜΑ φυλοσύνδετου τύπου. Στην πρώτη γενιά, οι δυο γονείς (1:1 και 1:2) εμφανίζονται ως φυσιολογικοί, στην πραγματικότητα όμως η μητέρα (1:2) είναι φορέας του παθολογικού γονιδίου. Στη δεύτερη γενιά, εμφανίζεται να πάσχει ο ένας γιος (11:3), ενώ ο άλλος γιος (11:4) είναι φυσιολογικός και η κόρη (11:2) είναι φορέας. Η κόρη αυτή (11:2) έχει 50% πιθανότητα να αποκτήσει γιο που να πάσχει (τρίτη γενιά, άτομο 111:2), ο οποίος σε περίπτωση γάμου του με φυσιολογικό άτομο (111:1) έχει 0% πιθανότητα να μεταβιβάσει την ασθένεια στους γιους του, αλλά όλες οι κόρες του θα είναι φορείς.

δ) Σχεδίαση οικογενειακού δένδρου και συσχετισμός με τον τρόπο κληρονόμησης

Όπως έχει αναφερθεί, ειδικά στην περίπτωση της ΜΑ έχουν παρατηρηθεί όλοι οι γνωστοί τύποι κληρονόμησης και για το λόγο αυτό είναι δύσκολο να πει κανείς με βεβαιότητα σε ποιο τύπο ανήκει μια οικογένεια με ΜΑ. Η σχεδίαση του οικογενειακού δένδρου μπορεί να βοηθήσει κατά περίπτωση, αρκεί οι πληροφορίες για τα μέλη, πάσχοντα και μη, να είναι όσο το δυνατό πιο πλήρεις και ακριβείς. Για παράδειγμα, δεν αρκεί να υπάρχει κάποιος μακρινός συγγενής με «πρόβλημα στα μάτια». Θα πρέπει να γίνει γνωστή η ακριβής κατάσταση του, εάν δηλαδή πάσχει από ΜΑ ή απλώς χρειάζεται γυαλιά λόγω μυωπίας.

Παρ’ όλα αυτά, ένα πλήρες οικογενειακό δένδρο δεν αποδεικνύει τον τρόπο κληρονόμησης, αλλά μάλλον υποδεικνύει τον πιο πιθανό. Ο συσχετισμός της ασθένειας με τον τρόπο κληρονόμησης γίνεται ως εξής:

  1. Η ασθένεια εκδηλώνεται σε ένα μόνο άτομο του οποίου οι γονείς είναι φυσιολογικοί. Η περίπτωση αυτή είναι από τις πιο συχνές όσον αφορά στη ΜΑ και αποκαλείται «μεμονωμένη ή σποραδική» περίπτωση ΜΑ. Τις περισσότερες φορές πρόκειται για ΜΑ υπολειπόμενου τύπου χωρίς να αποκλείονται και οι άλλες μορφές. Αν, δηλαδή, το πάσχον μέλος είναι αγόρι τότε μπορεί να πρόκειται για ΜΑ φυλοσύνδετου τύπου που μεταβιβάστηκε από φυσιολογική μητέρα – φορέα. Είναι δυνατόν όμως, με οφθαλμολογική εξέταση της μητέρας να αποκλειστεί αυτή η περίπτωση. Είναι επίσης δυνατόν, αν και συμβαίνει σπάνια, η ασθένεια να ξεκινά από το συγκεκριμένο άτομο διότι σε κάποιο από τα γονίδια του προκλήθηκε καινούρια βλάβη – μεταλλαγή χωρίς να είναι γνωστά τα αίτια της.
  2. Όταν σε μια οικογένεια υπάρχουν δύο ή περισσότερα πάσχοντα μέλη στην ίδια γενιά τότε πρόκειται για ΜΑ υπολειπόμενου τύπου εκτός εάν οι πάσχοντες είναι αρσενικά άτομα, οπότε είναι απαραίτητη η οφθαλμολογική εξέταση της μητέρας ώστε να αποκλειστεί η περίπτωση του φυλοσύνδετου τύπου.
  3. Εάν η πάθηση εμφανίζεται σε δύο τουλάχιστον συνεχόμενες γενιές τότε ανήκει στον επικρατή τύπο κληρονόμησης, ιδιαίτερα στις περιπτώσεις εκείνες που παρουσιάζεται να πάσχει πατέρας και γιος. Εάν η μεταβίβαση έχει προέλθει από την πλευρά της μητέρας τότε εξετάζεται και η πιθανότητα του φυλοσύνδετου τύπου.

Η έρευνα στις μέρες μας προσανατολίζεται προς την ανακάλυψη και το χαρακτηρισμό όλων των γονιδίων που ευθύνονται για τις διάφορες κληρονομικές παθήσεις του αμφιβληστροειδή χιτώνα, καθώς και προς μελλοντικούς τρόπους θεραπείας. Για το λόγο αυτό, είναι χρήσιμο να απευθύνονται οι ασθενείς και οι οικογένειες τους για γενετική συμβουλή, ενώ η συμμετοχή τους στην γενετική έρευνα είναι απαραίτητη για την πρόοδο της.

ε) Μοντέλα ζώων με κληρονομικές παθήσεις του αμφιβληστροειδή χιτώνα

Τα διάφορα πειραματικά μοντέλα ζώων (animal models) αποτελούν σημαντικά εργαλεία για την διερεύνηση και αποσαφήνιση των βιοχημικών και μορφολογικών αλλαγών που συμβαίνουν σε ένα οργανισμό όταν αυτός εμφανίζει κάποιο γενετικό νόσημα. Ειδικότερα, η μελέτη πειραματικών μοντέλων ποντικών συνέβαλε καθοριστικά στην αναγνώριση και ταυτοποίηση σημαντικού αριθμού γονιδίων του ανθρώπου μιας και τα δύο γονιδιώματα, του ανθρώπου και του ποντικού, μοιάζουν πάρα πολύ μεταξύ τους.

Αρχικά, η έρευνα βασίστηκε σε μεταλλαγμένα στελέχη ζώων που είχαν προκύψει φυσιολογικά χωρίς την επέμβαση του ανθρώπου, των οποίων ο φαινότυπος έμοιαζε με τον αντίστοιχο των πασχόντων ανθρώπων. Για παράδειγμα, ο ποντικός rd (retinal degeneration) αποτελεί μοντέλο αυτοσωμικού υπολειπόμενου τύπου αμφιβληστροειδοπάθειας στο οποίο οι φωτοϋποδοχείς αρχίζουν να εκφυλίζονται τη δεύτερη εβδομάδα μετά τη γέννηση του ζώου. Η παθολογική αυτή κατάσταση προκαλείται από μεταλλαγές στο γονίδιο της β-υπομονάδας της φωσφοδιεστεράσης του cGMP του ποντικού. Κατά συνέπεια, ο ποντικός rd είναι το ιδανικό μοντέλο για τη μελέτη Μελαγχρωστικής Αμφιβληστροειδοπάθειας υπολειπόμενου τύπου που οφείλεται σε μεταλλαγές στο γονίδιο αυτό.

Με την εξέλιξη της τεχνολογίας της Μοριακής Βιολογίας και των διαγονιδιακών ζώων (transgenic animals) έγινε εφικτή η “κατασκευή” στελεχών πειραματόζωων που φέρουν συγκεκριμένες μεταλλαγές σε γονίδια των οποίων ο ρόλος στην διαδικασία της όρασης είναι επιθυμητό να διευκρινιστεί. Πρόσφατα, παρουσιάστηκε από τους Humphries και συνεργάτες (1997) το μοντέλο ενός ποντικού (rho knockout mouse) από το οποίο απουσιάζει η πρωτεΐνη ροδοψίνη. Τα ραβδία κύτταρα αυτών των ζώων δεν εμφανίζουν εξωτερικό τμήμα και οι φωτοϋποδοχείς τελικά χάνονται στους τρεις μήνες ζωής. Το μοντέλο αυτό χρησιμοποιείται σε μία σειρά πειραμάτων με στόχο να μελετηθούν τα αποτελέσματα συγκεκριμένων μεταλλαγών, καθώς και η αλληλεπίδραση της ροδοψίνης με μόρια άλλων, αγνώστων ακόμα πρωτεϊνών. Ευνόητο είναι πως τα γονίδια που κωδικοποιούν αυτές τις πρωτεΐνες αποτελούν εξαίρετους υποψήφιους για κάποιες από τις κληρονομικές παθήσεις του αμφιβληστροειδή χιτώνα.

Μοντέλα ποντικών χρησιμοποιούνται επίσης σε μελέτες με σκοπό να περιγραφεί και να κατανοηθεί ο προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος (φαινόμενο απόπτωσης) που είναι η αιτία για τον εκφυλισμό των φωτοϋποδοχέων. Η απόπτωση είναι μία γενετικά ελεγχόμενη διαδικασία που ακολουθείται από όλα τα κύτταρα, μεταξύ των οποίων και τα κύτταρα των φωτοϋποδοχέων, όταν σε αυτά εκδηλώνεται μία “βλάβη” (μεταλλαγή σε κάποιο γονίδιο). Όταν διευκρινιστεί πλήρως ο μηχανισμός με τον οποίο οι διάφορες μεταλλαγές πυροδοτούν το φαινόμενο της απόπτωσης, τότε καθυστερώντας ή ανακόπτοντας τη διαδικασία αυτή θα εμποδίζεται ο εκφυλισμός των φωτοϋποδοχέων και θα διατηρείται η όραση για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα.

στ) Προσπάθειες γονιδιακής θεραπείας για τις αμφιβληστροειδοπάθειες

Το πρώτο βήμα σε κάθε προσπάθεια γονιδιακής θεραπείας είναι η επιτυχημένη μεταφορά και εισαγωγή του επιθυμητού γονιδίου στα συγκεκριμένα κύτταρα-στόχους, η οποία γίνεται με διάφορους “φορείς” (vectors). Πιο αποτελεσματικός φορέας, μέχρι στιγμής, έχει αποδειχθεί ο μη παθογόνος αδενοσυσχετιζόμενος ιός του ανθρώπου (adeno-associated virus, AAV) ο οποίος επιμολύνει ευρέως και σε ικανοποιητικό βαθμό τα κύτταρα του αμφιβληστροειδή χιτώνα χωρίς να δημιουργεί άλλες παρενέργειες στον οργανισμό του δέκτη.

Στο ιδανικό μοντέλο γονιδιακής θεραπείας, το μεταφερόμενο γονίδιο (transgene) θα πρέπει να έχει την ικανότητα να λειτουργεί και να εκφράζεται στο συγκεκριμένο κυτταρικό περιβάλλον όπου έχει εισαχθεί. Όσον αφορά στις μεταλλαγές “υπολειπόμενου τύπου”, η εισαγωγή ενός και μόνο αντιγράφου του φυσιολογικού γονιδίου θα πρέπει θεωρητικά να αρκεί ώστε να αναστραφεί η παθολογική κατάσταση. Δεν ισχύει,. όμως, το ίδιο και στην περίπτωση των μεταλλαγών “επικρατή τύπου”. Τέτοιες μεταλλαγές επιφέρουν μία νοσολογική κατάσταση διότι η μεταλλαγμένη πρωτεΐνη ανταγωνίζεται την πρωτεΐνη “άγριου τύπου” που παράγεται ταυτόχρονα. Στην περίπτωση αυτή, επιβάλλεται η καταστολή της έκφρασης του μεταλλαγμένου αλληλόμορφου του γονιδίου, ενώ το αλληλόμορφο “άγριου τύπου” συνεχίζει να εκφράζεται. Έχουν αναπτυχθεί ποικίλες τεχνικές οι οποίες βασίζονται στις ιδιότητες ειδικών μορίων, όπως είναι τα ριβόζυμα (ribozymes) και αποσκοπούν στην επιλεκτική καταστολή της γονιδιακής έκφρασης.