Historia retrowirusów endogennych: jak wirusy zainfekowały nasz genom
Retrowirusy endogenne to pozostałości wirusów, które dawno temu zainfekowały komórki naszych przodków. Gdy wirusy te przeniknęły do komórek rozrodczych, takich jak plemniki czy komórki jajowe, ich materiał genetyczny został zintegrowany z DNA gospodarza i przekazany kolejnym pokoleniom. Z czasem te wirusowe sekwencje stały się stałym elementem naszego genomu, który obecnie stanowi około 8% ludzkiego DNA.
Przez wiele lat naukowcy byli przekonani, że te starożytne wirusy są nieaktywne i nie mają wpływu na zdrowie człowieka. Uważano je za „śmieciowe DNA” – pozostałość ewolucji, która nie pełni żadnej istotnej funkcji. Jednak nowe badania opublikowane na łamach
pisma Science Advances przeprowadzone przez zespół naukowców z University of Colorado w Boulder, pod kierownictwem Edwarda Chuonga, podważają to przekonanie.
Rola retrowirusów endogennych w rozwoju nowotworów
Zespół Chuonga przeanalizował epigenomy 21 różnych typów nowotworów, aby zbadać, czy retrowirusy endogenne mogą odgrywać rolę w rozwoju tych chorób. Odkryli, że jedna z linii HERV, znana jako LTR10, wykazuje wysoki poziom aktywności w kilku typach nowotworów, w tym w nowotworach płuc i jelita grubego. Co ciekawe, dalsze badania wykazały, że LTR10 działa jak „przełącznik”, który aktywuje pobliskie geny, mogące promować rozwój nowotworów.
Badacze w szczególności, zaobserwowali, że aktywność LTR10 jest związana z aktywacją kluczowych genów nowotworowych, takich jak XRCC4, który odgrywa rolę w naprawie DNA i jest związany z rozwojem nowotworów. Badania na myszach potwierdziły te wyniki – wyciszenie LTR10 za pomocą narzędzia do edycji genów CRISPR prowadziło do zmniejszenia aktywności tych genów i zwiększenia skuteczności terapii przeciwnowotworowych.
Wirusy jako „przełączniki” genetyczne
Jednym z najważniejszych wniosków płynących z badań Chuonga jest to, że retrowirusy endogenne mogą działać jako „przełączniki”, które włączają lub wyłączają określone geny. W kontekście nowotworów, te „przełączniki” mogą aktywować geny promujące rozwój choroby, co sugeruje, że starożytne wirusy mogą odgrywać
Chuong i jego zespół odkryli, że tylko jedna rodzina retrowirusów endogennych, LTR10, reguluje aż 70 genów związanych z chorobą nowotworową w tak zwanym szlaku kinazy MAP – ścieżce komórkowej, która jest niekorzystnie przeprogramowana w wielu nowotworach. Wydaje się więc, że różne rodziny HERV mogą wpływać na różne szlaki molekularne, które promują rozwój różnych typów nowotworów.
Znaczenie badań nad HERV w kontekście zdrowia psychicznego i immunologicznego
Warto zauważyć, że wpływ retrowirusów endogennych na organizm człowieka nie ogranicza się jedynie do nowotworów. Wcześniejsze badania wykazały, że niektóre z tych wirusów mogą zwiększać podatność na zaburzenia psychiczne, takie jak schizofrenia, choroba afektywna dwubiegunowa czy zaburzenia depresyjne. Ponadto, HERV mogą wpływać na naszą odpowiedź immunologiczną na współczesne wirusy, takie jak COVID-19, co sugeruje ich szeroki wpływ na zdrowie człowieka.
Wyzwania i przyszłe kierunki badań
Mimo że badania Chuonga rzucają nowe światło na rolę retrowirusów endogennych w rozwoju nowotworów, nadal istnieje wiele pytań, na które naukowcy muszą znaleźć odpowiedzi. Jednym z nich jest to, dlaczego niektóre z tych wirusów pozostają nieaktywne przez miliony lat, a następnie zostają „przebudzone” w kontekście nowotworów.
Chuong sugeruje, że nowotwory mogą same wywoływać przebudzenie tych wirusów, co pozwala im na aktywowanie procesów sprzyjających chorobom. Z kolei inne badania sugerują, że starzenie się komórek może prowadzić do osłabienia mechanizmów obronnych organizmu, co umożliwia starożytnym wirusom ponowne przebudzenie i przyczynienie się do różnych problemów zdrowotnych.
Potencjał terapeutyczny: nowe podejścia do leczenia nowotworów
Zrozumienie mechanizmów, dzięki którym retrowirusy endogenne wpływają na rozwój nowotworów, może otworzyć nowe możliwości terapeutyczne. Wyciszenie lub usunięcie tych wirusów za pomocą technologii takich jak CRISPR może stać się nowym podejściem do leczenia nowotworów, które celuje bezpośrednio w geny odpowiedzialne za rozwój choroby.
Jednak, zanim strategie te będą mogły zostać szeroko zastosowane, konieczne są dalsze badania, które pomogą zrozumieć pełny zakres wpływu HERV na genom człowieka i ich potencjalne konsekwencje dla zdrowia.
Wnioski płynące z tych badań otwierają nowe perspektywy na rozumienie zarówno ewolucji ludzkiego genomu, jak i mechanizmów leżących u podstaw nowotworów. Może to prowadzić do opracowania nowych strategii terapeutycznych, które celują w te pradawne sekwencje wirusowe, oferując nowe sposoby leczenia i prewencji chorób nowotworowych.
- Zobacz również: Pół godziny ćwiczeń zwiększa odporność na nowotwory!
Źródła:
- https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ado1218
- https://dzienniknaukowy.pl/zdrowie/starozytne-wirusy-ukryte-w-dna-moga-sprzyjac-rozwojowi-nowotworow
