鎌状赤血球症の物語：悪性突然変異と進化上の利益

概要

鎌状赤血球症は、赤血球に影響を与え、鎌状に変形し、血管を閉塞する遺伝性疾患であり、痛み、感染、視覚障害、脳卒中などの症状を引き起こす可能性があります。鎌状赤血球症を引き起こす突然変異は、もともとマラリアに対する適応として進化し、疾患が地方に流行している地域では、疾患に対する抵抗力を提供しました。ただし、両親から突然変異を継承すると、鎌状赤血球症貧血という重篤な状態になります。鎌状赤血球症の治療は、これまで限られていましたが、新しい薬剤や遺伝子編集技術により、患者の生活の質を改善する有望な介入が可能になっています。

赤血球とヘモグロビン

赤血球は、肺から全身の組織に酸素を運ぶ役割を担っています。酸素分子を運ぶために、赤血球はヘモグロビンタンパク質で満たされています。これらのタンパク質は、柔軟なドーナツ状の形状の赤血球の内部に独立して浮遊し、最小の血管でも収容できるほど柔軟性を保ちます。

鎌状赤血球症：原因と症状

鎌状赤血球症は、ヘモグロビンの構造を変化させる単一の遺伝子突然変異によって引き起こされます。組織に酸素を放出した後、これらの変異したタンパク質は剛直な列にロックされます。ヘモグロビンの棒が細胞を長く、尖った鎌状に変形させます。これらの赤血球は硬く、粘りがあり、血管をスムーズに流れることができなくなります。鎌状赤血球は、時には完全に血管を閉塞することもあります。これにより、多様な細胞に酸素が届かず、鎌状赤血球症の人々が経験する広範な症状が引き起こされます。患者は、酸素欠乏組織での突き刺すような痛みの反復発作を経験し、閉塞した血管の場所によって特定の症状が経験されます。

鎌状赤血球突然変異の進化上の利益

鎌状赤血球突然変異は、もともとマラリアに対する有益な適応として進化しました。研究者たちは、鎌状赤血球突然変異の起源を、地元の蚊に見られる寄生虫によって広く流行していたマラリアに遡ることができました。マラリアは、赤血球をインキュベーターとして使用して、血流中を迅速かつ致命的に広がります。ただし、赤血球を道路障害物に変える同じ構造的変化は、マラリアに対してより抵抗力を持つようになりました。子供が片親から突然変異のコピーを継承すると、異常なヘモグロビンが十分に存在して、マラリア寄生虫にとって生活が困難になりますが、ほとんどの赤血球は正常な形状と機能を保ちます。この寄生虫が広く流行している地域では、鎌状赤血球突然変異は深刻な進化上の利益を提供しました。適応が繁栄するにつれて、両親から突然変異を継承すると、鎌状赤血球貧血になることが明らかになりました。今日、鎌状赤血球症のほとんどの人々は、マラリアが地方に流行している国に祖先を持ち、この突然変異