Rekonstruerade bakterier avslöjar spetälskans ursprung

Ett internationellt team av forskare, där Stockholms universitet ingår, har rekonstruerat arvsmassan hos ett dussin leprabakterier från medeltida skelett och moderna fynd. Resultaten påvisar ett europeiskt ursprung för spetälska i Nordamerika och ett gemensamt ursprung för spetälskabakterier inom de senaste 4000 åren.

Ett internationellt team som leds av forskare från universiteten Tübingen i Tyskland och EPFL Lausanne i Schweiz, har gjort det möjligt att spåra sjukdomen lepras historia. I en artikel i den vetenskapliga tidskriften Science beskrivs hur teamet har rekonstruerat hela genomet hos sekvenser av bakterien Mycobacterium leprae från fem medeltida skelett som grävts fram i Danmark, Sverige och Storbritannien. Spetälskagenomet har även rekonstrueras från biopsier från sju levande patienter. Det rekonstruerat medeltida genomet uppvisar en extraordinärt god bevaring. Den utmärkta konserveringen antyder att forntida bakterie-DNA för vissa stammar skulle kunna överleva utanför den teoretiska gränsen för en miljon år vilken har föreslagits för ryggradsdjur DNA.

– Kartläggningen av sjukdomens utveckling och utbredning i tid och rum ger inte bara ökad biomedicinsk kunskap utan ökar även förståelsen för den forntida människans livssituation. I studien ingår bland annat individer från det medeltida Sigtuna, säger Anna Kjellström, en av teamets forskare från Stockholms universitet.

I den aktuella studien jämförde forskarna arvsmassa hos de medeltida europeiska M. leprae med 11 moderna stammar från hela världen. Resultaten avslöjar att alla M. lepraestammar delar en gemensam förfader som existerat under de senaste 4000 åren. Detta överensstämmer således med de tidigaste osteologiska bevisen för sjukdomen. Jämförelser av genomet visade en häpnadsväckande nivå av genetisk bevarande under de senaste 1000 åren.

– Rekonstruktionen av det gamla kompletta bakteriella genomet öppnar dörrarna för en bättre förståelse för hur och varför en sjukdom påverkat oss ned på en genetisk nivå. Detta fönster till det förflutna är till ovärderlig hjälp när det gäller att förstå hälsotillståndet hos våra förfäder och för evolutionen av patogener och deras värdar under århundradenas lopp, säger Christos Economou, doktorand vid Stockholms universitet. En helt ny bild av den geografiska utbredningen över tiden för lepra (M. leprae) och dess olika typer kan nu konstateras. Tidigare har en viss typ av sjukdomen endast varit känd i Mellanöstern och i det medeltida Sverige men nu har den för första gången även kunnat beläggas i andra Nordeuropeiska länder.

Forskningsresultaten visar att en stam av M. leprae som en gång existerat i medeltida Europa idag kan påträffas i Mellanöstern, som bekräftar tidigare fynd i Sverige från medeltiden. Andra medeltida europeiska stammar är nästan identiska med dem som nu finns i Nordamerika, både hos leprapatienter och hos bältdjur. Detta tyder på ett europeiskt ursprung av spetälska i Amerika. Ett av skeletten i studien uppvisade extraordinär bevaring av bakteriens DNA, vilket gör att rekonstruktionen av genomet kunde genomföras utan att använda en modern referenssekvens som en klätterställning. Detta är första gången som forskare har kunnat sammansätta en så gammal organism. Forskarna fann att nästan hälften av allt DNA utvanns från just detta prov kom från M. lepraebakterier, vilket är betydligt mer än mängden patogent DNA som vanligtvis finns i skelett. Forskarna föreslår att DNA från M. leprae är långt bättre bevarat än mänskligt DNA eftersom det var skyddat från nedbrytning i århundraden av den extremt tjocka, vaxartade cellvägg hos leprabakterien. Detta erbjuder därför stora möjligheter att kartlägga vissa bakteriesjukdomars historia.

Spetälska är en allvarlig kronisk infektionssjukdom som orsakas av bakterien Mycobacterium leprae. Sjukdomen hade stor utbredning i Europa under senare delen av medeltiden och i delar av Skandinavien fram till 1900-talet. Idag finns sjukdomen i 91 länder över hela världen och cirka 200,000 nya infektioner rapporteras årligen. Vid lepra skadas framförallt hud och nerver men symptomen varierar beroende på den drabbades immunstatus och går från tuberkuloid (mildare form) till lepromatös lepra (svårare form).

De skrivna källor som omnämner lepra är över två tusen år gamla men beskrivningarna skiftar och många antika diagnoser är därför ifrågasatta. De fysiska bevisen för sjukdomen är emellertid äldre än de historiska källorna, då skelett påträffade i Indien med tecken på lepra har daterats till 2000 f.Kr. En detaljerad dokumentation och fastställande av de typiska benförändringar som sjukdomen orsakar kom först på 1950-talet men det har varit svårt att säkert diagnosticera tidiga eller atypiska fall utifrån osteologiskt material. Under de sista 15 åren har därför analyser där man identifierar DNA från själva leprabakterien hos skelett från drabbade individer varit till ovärderlig hjälp. Dessa undersökningar har också gjort det möjligt att urskilja olika typer av bakterien och därmed studera sjukdomens evolution samt spridning.

Anna Kjellström, docent vid Arkeologiska forskningslaboratoriet (AFL), Institutionen för arkeologi och antikens kultur, Stockholms universitet, tfn 08-16 1313, mobil 073-756 50 91, e-post anna.kjellstrom@ofl.su.se

Christos Economou, doktorand vid Arkeologiska forskningslaboratoriet (AFL), Institutionen för arkeologi och antikens kultur, Stockholms universitet, tfn 08-16 2176, e-post christos.economou@arklab.su.se