鎌状赤血球症は、タンパク質とDNAのレベルで解明された、人類初の遺伝性疾患です。 鎌状赤血球症は、主にアフリカ系の人々に見られる病気です。 アフリカの人々のゲノムを研究した結果、人類の歴史の中で、タンパク質の6番目の位置にあるアミノ酸を変化させるβグロビン遺伝子の突然変異が3回起こっていることがはっきりしました。 そして、これは歴史上、アフリカで3つの異なるグループに拡大され、その後、世界中に移動しました。 さて、この突然変異は、βグロビンがαグロビンと結合してヘモグロビンを作る能力には影響しませんし、酸素を運ぶ能力にも影響しません。 実際、母親からヘモグロビンSの遺伝子を受け継ぎ、父親からもヘモグロビンSの遺伝子を受け継ぎ、ヘモグロビンSのホモ接合体となっている人は、ヘモグロビンの酸素運搬能力は全く正常である。 問題が起こるのは、ヘモグロビンSを含む赤血球が筋肉や脳に入り込んで酸素を排出するときです。 ヘモグロビンSは、酸素がなくなるとお互いにくっついてしまう性質があり、ポリマーを形成します。 そして、酸素が戻ってくると、再び溶液になるのです。 ヘモグロビンSと野生型ヘモグロビンの違いは、野生型ヘモグロビンは酸素があるときは溶け、酸素がないときも溶けることです。 さて、鎌状赤血球症の人は、すべてがうまくいっていれば、このポリマーはあまり大きくなりません。 しかし、極度の酸素ストレスがかかると、それが悪化し、特徴的な鎌状赤血球ができてしまいます。 ポリマーが非常に長くなり、細胞を引き伸ばしてしまうのです。 脾臓は、末梢血に含まれるこれらの細胞をかき出すのが得意です。 これが貧血の原因であり、鎌状赤血球の昔の名前は鎌状赤血球貧血でした。 しかし、短いポリマーは非常に危険です。 静脈、動脈、毛細血管を通過する赤血球を水風船に例えると、毛細血管を通過するときには長い円柱状になり、脾臓で形の悪い赤血球をかき出すような場所を通過するときにはパンケーキのように平らになり、その後、通常の水風船の形に戻って動脈や静脈に入ることができます。 しかし、赤血球に小さなヘモグロビンSポリマーが詰まっていると、水風船に氷片が詰まっているようなもので、毛細血管や小静脈を通過する際に、切り傷を負った時と同じように毛細血管の裏地を引き裂き、血液凝固反応が活性化されて微小血栓が形成されます。 鎌状赤血球症の本当の致命傷は貧血ではなく、この血管障害によるものなのです。 残念なことに、ヘモグロビンSのホモ接合体を持つ人の約3分の1は、10歳になる前に1つ以上の脳卒中を発症すると言われています。 また、幸運にも青年期になることができた少数の患者さんでは、これらの血栓が肺に蓄積し、急性胸部症候群と呼ばれる非常に重篤な疾患を引き起こすことがあります。 約3分の1の患者さんは大人になるまで健康に過ごせますが、鉄分過多の臓器に多くの問題を抱えており、寿命はかなり短くなります。 このように、アミノ酸の変化という非常に小さな変化が、タンパク質の正常な機能には何の影響も与えないのに、赤血球が通過する体内の他のシステムには大きな影響を与えているということに、私はただ驚かされました。