Af HANNE TYBKJÆR
Fra CF-Blad 1/1990

Der blev jublet verden over, da det den 24. august 1989 på to pressekonferencer i Washington, USA og Toronto, Canada blev offentliggjort og bekræftet, at det var lykkedes at isolere genet, der forårsager cystisk fibrose.

Nyheden skulle først være sluppet løs til pressen d. 7. september, dagen før tidsskriftet SCIENCE skulle udkomme med de videnskabelige artikler om opdagelsen. Men en lækage et sted i systemet bevirkede, at Reuters News Service allerede d. 22. august havde fat i nyheden om det store CF-forskningsgennembrud.
Og så gik det stærkt i medieverdenen. I hast blev der arrangeret pressekonferencer med deltagelse af de involverede forskere, amerikaneren Francis S. Collins og canadierne Lap-Chee Tsui og John R. Riordan. Tidsskriftet News & Comment beretter, hvorledes The Howard Hughes Medical Institute, som støtter Collins' forskning, stillede et privat jetfly til rådighed, så det var muligt at afholde pressekonferencer i både Toronto og Washington på samme dag.

Mon det nu er rigtigt?

Nyheden nåede danske CF-kredse d. 29. august via udklip fra en amerikansk avis, som blev afleveret på Rigshospitalet af pårørende til en CF-patient, og nyheden blev modtaget med nogen skepsis. Mange kan sikkert huske, at der i maj 1987 fra England blev publiceret en nyhed om, at nu havde man CF-genet; men kort tid efter stod det klart, at det alligevel ikke var selve genet, selvom det var så tæt på, at man så at sige 'sad lige oven på genet'.
Men med hurtige telefonkontakter til Canada og England og takket være CF-foreningens nyinstallerede telefax fik vi hurtigt beviser i hænde på, at det denne gang var rigtigt, og vi kunne videregive nyheden til pressen og til vore norske og svenske CF-venner, som endnu ikke havde hørt om sensationen.

Redaktionens mange hjælpere

Med denne forskning føjes der nye ord og begreber til det, som familierne i forvejen ved om cystisk fibrose. Noget af det omtales her i dette CF-blad, og mere vil komme i senere numre.
Artiklerne stammer bl.a. fra overlæge Christian Koch's og læge Svend Stenvang Pedersen's indlæg på Pindstrup kurserne i februar i år, - fra artikler i Commitment, (den nordamerikanske CF-Foundation's tidsskrift), - fra tidsskrifterne New Scientist og News & Comment, - og fra samtaler med Marianne Schwartz, Peter Steen Pedersen m.fl.
Tak til alle, som med stor tålmodighed svarer på de mange spørgsmål, som CF-bladets redaktør stiller! - og således hjælper med til, at vi i CF-bladet kan videregive nyt om denne forskning.

CF-kronologi

I 1938 beskrives cystisk fibrose første gang som en sammenhængende sygdom af den amerikanske børnelæge Dorothy Anderson, som i øvrigt var af dansk afstamning.
Vi kan således beskrive 1990 som år 52 i CF-tidsregning.
I 1948 beskrev overlæge, dr.med. E. Winge Flensborg de første danske CF-tilfælde.
I 1949 blev man klar over, at cystisk fibrose er en arvelig sygdom.
I 1955 påviste den amerikanske børnelæge Paul di Sant'Agnese det store indhold af salt (natriumklorid) i sved hos CF-patienter og opfandt dermed svedtesten. Herefter troede man i 28 år, at fejlen i celletransporten skyldtes manglende tilbagetrækning af natrium fra sveden, indtil
1983, da den amerikanske læge Paul Quinton påviste, at fejlen ligger i kloridtransporten. Paul Quinton er iøvrigt cystisk fibrose-patient!
1984 blev året, hvor det lykkedes for Peter Steen Pedersen som den første i verden at udvikle en speciel metode til isolering og dyrkning af cellerne fra de enkelte afsnit af svedceller. Herved blev det muligt direkte at undersøge, hvilken transportmekanisme det er, der er defekt ved CF.

Gen-kronologi
1985

Som dansker må man smile lidt ad Daniel E. Koshland's ord om konkurrence mellem forskere. For netop en dansker er i forbindelse med genets isolering 'kørt lidt ud på et sidespor' i nogle af rapporterne. Skønt anført i referencelister over publicerede forskningsresultater, så angiver man i USA i redaktionel omtale af gen-forskerne, at den første forbindelse til CF-genet blev fundet 'over there'. Med stor forståelse for, at man gerne hejser det nationale flag, så må vi dog med rette hævde, at den person, som førte alverdens forskere på sporet af CF-genet, hedder Hans Eiberg, arvebiolog på Panuminstituttet. På grund af andre fund fik han nemlig i marts 1985 mistanke om, at arveanlægget for cystisk fibrose var i nærheden af arveanlægget for et enzym med navnet Paraoxonase (PON).
I samarbejde med børnelægen Kjeld Schmiegelow på Rigshospitalet gik han i gang med undersøgelser af blodprøver fra mange CF-familier og kunne i første uge af august 1985 publicere resultatet, - at CF-genet ganske rigtigt er koblet til anlægget for PON.
På det tidspunkt var der dog ikke sikre holdepunkter for, på hvilket af kromosomerne man skulle søge CF-genet, men andre fund var atter årsag til, at Hans Eiberg kunne gætte på, at man skulle lede efter CF-genet på kromosom nr. 7. Dette viste sig i oktober 1985 at være rigtigt, idet Lap-Chee Tsui (iflg. Commitment) lokaliserede CF-genets beliggenhed til den lange arm på kromosom nr. 7.

1987-89

Så gik den internationale jagt på CF-genet ind. Luften svirrede med udenlandske navne: Lap-Chee Tsui, Toronto, Ray White, Utah, Bob Williamson, London, Manuel Buchwald, Francis S. Collins, John R. Riordan o.m.fl. Alle ledte efter genet ved hjælp af markører fra den moderne DNA-teknologi. Markørerne, man anvendte, har navne som 917, J3.11. og met.
Med til historien hører, at Hans Eiberg med lidt faglig stolthed bemærker, at den første kobling mellem CF-genet og PON blev fundet 'på den besværlige måde' ved hjælp af de gamle metoder med protein- og blodtypemarkører.
I maj 1987 troede Bob Williamson's team at have fundet genet mellem markørerne J3.11 og met. Det var tæt på, men var ikke selve genet; man så at sige 'sad lige ovenpå CF-genet'. Forskergrupper på begge sider af Atlanterhavet fortsatte jagten i det indsnævrede område på kromosomet og kom så tæt, at udtrykket kandidatgenet opstod.
Standard søgemetoden, de benyttede i begyndelsen, kaldes kromosom-vandring (chromosome walking). Lap-Chee Tsui fandt imidlertid metoden for langsom og anvendte en ny, kromosom-hop, (chromosome jumping) og nåede sammen med den øvrige gruppe, Francis Collins og John Riordan og medarbejdere, i mål i august 1989.

Celler og kromosomer

Alle levende organismer er opbygget af celler, hvis indre er en cellekerne, og hvis ydre er en cellemembran.
I cellekernen finder vi arvemassen, kromosomerne, som består af 23 par, heraf 2 kønskromosomer. Kromosomerne indeholder vore gener, arvematerialet DNA, (deoxyribonucleinsyre).
I cellemembranen er der proteiner (æggehvidestoffer), der fungerer som pumper og derved opretholder cellens funktion ved at pumpe næringsstoffer ind og affaldsstoffer ud.

DNA

DNA er en dobbeltspiral med molekyler, der binder sig parvis til hinanden. Dobbeltspiralen er fundet så sent som i 1953 af forskerne Watson og Cricks, som nogle år senere fik Nobelprisen for denne opdagelse.
I dobbeltspiralen er der kun fire molekyler, som i forkortelse hedder A, T, G og C.
A binder sig altid til T, og G altid til C.
Disse basepar sidder i forskellig sekvens, rækkefølge, langs DNA-spiralen og er bestemmende for, hvordan vi ser ud, hvilken øjenfarve vi har osv.
Der er i vor organisme 3-6 mia. basepar. I almindelighed består et gen af 20.000 - 50.000 basepar, og det antages, at vi har mere end 100.000 gener.
Der skal 3 baser til for at danne den næste byggesten, aminosyre, og de fire forskellige baser kan kombineres på et sådan antal måder, at vi har 20 forskellige aminosyrer.
Aminosyrerne er sammensat i kæder til proteiner (æggehvidestoffer), som styrer alt i kroppen, bl.a. også transporten af vand og salte i cellerne. Det anslåes, at vi i organismen har ca. 50.000 proteiner, som udfører en funktion i cellerne.

Det defekte CF-gen

CF-genet er et af de ca. 100.000 gener, som vi har. Der er tale om et meget langt gen, idet det er ca. 250.000 basepar langt. Imidlertid koder kun en del af disse basepar (ca. 6.500) for proteinet, CFTR, som er 1495 aminosyrer langt.
Hver af disse aminosyrer har deres bestemte nummererede position. Men der er en fejl i genets DNA-konstruktion, idet 3 basepar - ud af 250.000 - er faldet ud. (fig. 1) Herved mangler der en aminosyre kaldet Phenylalanin på aminosyreplads nr. 508, (fig. 2 næste side).
På grund af denne mangel producerer genet et defekt protein i cellerne og er herved den egentlige årsag til cystisk fibrose.
Ved fundet af CF-genet gav man det defekte protein navnet CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Regulator Protein); og proteinkemikerne kunne konstruere CF-genet, som det ser ud i en rumlig konfiguration, som vist på forsidebilledet.

Flere mutationer

Marianne Schwartz, Afsnit for klinisk genetik på RH, har undersøgt DNA fra CF-patienter og fandt, at den først fundne mutation F 508 er gældende for 74% af de danske CF-ere. Det er sammenlignet med udlandet en høj frekvens og viser, at den danske befolkning er homogen.
I andre lande, f.eks. Sverige, Skotland og Portugal ligger hyppigheden af denne mutation lavere, mens tallene viser, at befolkningen omkring London ligner den danske, hvad angår F 508-mutationen (mutation= ændring/tab af arvemateriale).
Der arbejdes på højtryk med at finde yderligere mutationer. Det kan næsten sammenlignes med at stave et navn på forskellige måder, og selvom de fleste CF-patienter har den samme stavefejl, er der endnu meget at lære om disse variationer af CF-genet. I nogle år har man antaget, at de første cystisk fibrose-tilfælde opstod i Centraleuropa for ca. 10.000 år siden. Med kendskab til den overkrydsning af DNA-spiralen, der sker ved celledelinger, kan man nu iflg. Marianne Schwartz afgøre, at cystisk fibrose formentlig kun har været kendt i Danmark i ca. 2.000 år.

Klassisk og omvendt genetik

Man kan nærme sig en sygdoms ukendte årsag på to måder.
Den klassiske måde er, at man først finder ud af, hvad der fungerer forkert i cellerne, og dernæst finder den byggesten, det protein, som forårsager fejlen. Dernæst søger man at finde arveanlægget, genet, som har koden for denne fejlfunktion.
Den anden måde betegnes som omvendt genetik, hvor man ved at sammenligne arvemateriale fra raske mennesker med arvemateriale fra patienter forsøger at finde områder på kromosomerne, hvor der ikke er overensstemmelse. Ved at analysere denne uoverensstemmelse kan man så bestemme rækkefølgen af baseparrene og beregne sig til, hvordan det syge henh. det raske protein ser ud.
Den CF-forskning, som Peter Steen Pedersen arbejder med, er sket ad den klassiske vej, og har drejet sig om at finde et stof, som kunne sende det rigtige signal i cellen og dermed korrigere fejlen i celletransporten.
Afprøvningen af forskellige stoffer er sket i de cellekulturer, som P.S. Pedersen i 1984 blev i stand til at frembringe, og hvor man ved hjælp af bl.a. avanceret mikroskopiudstyr kunne iagttage stoffernes virkning.

Det fejlfrie gen

Med den nye viden ved man, hvorledes det defekte protein er sammensat, og man ved altså også, hvordan proteinet ser ud i raske celler, når det ikke mangler F508. Og ved hjælp af DNA-teknologi er man allerede i stand til at renfremstille det fejlfrie gen.
Den oplysning, at man faktisk er i stand til at opbevare det eftertragtede gen i en vandig opløsning i f.eks. et reagensglas og synliggøre det, tog næsten pusten fra deltagerne på CF-kurserne i februar, og deres eneste bekymring omhandlede: Hvor får man det gen fra?
Spørgsmålet viste sig at skyldes angst for, om materialet skulle udvindes af organismer, så vi havde et organdonorproblem. At nogen skulle dø, for at der kan udvindes et fejlfrit gen til CF-patienter. Svend Stenvang Pedersen kunne berolige med, at det ikke er tilfældet, men at genet fremstilles ved kemisk syntese.

In vitro forsøg

Man kender nu CF-genet og kan renfremstille det. Og når alle mutationer er fundet, vil genopdagelsen være historie.
Men... hermed er cystisk fibrose-gåden ikke løst.
Fremtidens forskning vil dreje sig om at udvikle metoder, så man kan få det raske gen til at fungere i de syge celler og lave et normaltfungerende CFTR-protein; for hvis man kan indføre det raske gen i CF-cellerne og normalisere basaldefekten, så vil man kunne korrigere fejlen i kloridtransporten, og derved gøre den syge CF-celle rask.
Men da cystisk fibrose er en multiorgan-sygdom, som optræder i de slimproducerende kirtler overalt i kroppen (luftveje, mave-tarmsystemet, galdeveje, lever, bugspytkirtel, svedkirtler m.v.) må det i dag anses for usandsynligt at kunne helbrede sygdommen i alle disse kirtler.
I stedet retter man opmærksomheden mod de områder, hvor symptomerne er mest alvorlige for CF-patienter, nemlig luftvejene. Det, man håber at opnå, er at kunne indføre det korrekte gen i cellerne i luftvejene, så genet kan producere et protein uden mangler og derved normalisere celletransporten. Og med normal celletransport i luftvejene skulle de velkendte CF-symptomer med sejt slim og hyppige lungeinfektioner forsvinde.
Der bliver brug for Peter Steen Pedersens cellekulturer, for der forestår et omfattende forskningsarbejde med henblik på at udvikle og in vitro (i glasskåle i laboratorieforsøg) afprøve metoder til at indføre det raske gen i cellerne for at sikre sig, at det fungerer. Man kan altså forudse, at den klassiske og den omvendte genetik vil mødes til sidst og bliver et vigtigt eksperimentelt middel til at sikre sig, at det raske gen kommer ind i de syge celler og får dem til at fungere normalt.

En dør til fremtiden

En af kursusdeltagerne i februar spurgte de to foredragsholdere Svend Stenvang Pedersen og Christian Koch: "Hvor overbeviste er I selv om, at dette kan blive muligt?"

Svaret lød: "For et halvt år siden troede vi nok ikke på det. Men der var på den nordamerikanske CF-konference i Florida i oktober 1989 så overbevisende indlæg herom, at vi nu anser, at det bliver muligt. Der arbejdes nu udfra teorier om at tilføre genet i inhalation for at normalisere tilstanden i luftvejene. Hvor tit inhalation evt. skulle gentages, vides ikke, måske 2 gange daglig, måske nogle gange om ugen. Det må tiden vise.
Men ingen er i dag i stand til at forudsige, om og hvornår denne fagre nye verden med hidtil ukendte behandlingsmuligheder bliver tilgængelig for vore CF-patienter. Det kan være om få år - eller om flere år."

Spørgsmål: "Vil man nu stoppe Pseudomonas-forskning o.lign. og vente på genet?"

Svaret lød klart: "NEJ, - al anden forskning og behandling kører videre for fuld kraft. Det var en meget betydningsfuld dør, der blev åbnet d. 24. august 1989 til en fremtid fuld af optimisme. Men vi skal være tålmodige, og i mellemtiden fortsætte ufortrødent med de foreliggende behandlingsmetoder, så vore patienter kan være i så god helbredstilstand som overhovedet muligt, når kurativ behandling en dag måtte blive mulig."