Πώς οι αρχαίοι ιοί επηρεάζουν την ανθρώπινη βιολογία
Ίχνη αρχαίων ιών είναι διάσπαρτα σε όλο το ανθρώπινο γονιδίωμα, ενσωματωμένα στη δομή του DNA.
Οι επιστήμονες γνώριζαν ήδη ότι ορισμένα από αυτά τα ιικά τεχνουργήματα μπορούν να ενεργοποιηθούν σε καρκινικά κύτταρα και ενδεχομένως να συμβάλουν στην εξέλιξη της νόσου, αλλά, τώρα, μια νέα μελέτη αποκαλύπτει ότι οι ιοί είναι ενεργοί και σε δεκάδες υγιείς ιστούς.
«Πριν από 15 ή 20 χρόνια θεωρήθηκε σε μεγάλο βαθμό ότι σχεδόν όλοι αυτοί οι ενδογενείς ρετροϊοί που βρίσκονται στο γονιδίωμα –υπάρχουν χιλιάδες από αυτούς–, οι περισσότεροι από αυτούς σε φυσιολογικό ιστό, έχουν σιωπήσει», είπε ο Μάθιου Μπένταλ, επίκουρος καθηγητής Έρευνας Υπολογιστικής Βιολογίας στην Ιατρική στο Weill Cornell Medicine στη Νέα Υόρκη, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη.
«Υποβιβάστηκαν κάπως σε αυτήν την κατηγορία του ‘‘άχρηστου DNA’’ μέρη του γονιδιώματός μας που δεν έχουν καμία λειτουργία.
Αυτή η υπόθεση αμφισβητήθηκε τα τελευταία έξι περίπου χρόνια, καθώς οι επιστήμονες ανέπτυξαν πιο ευαίσθητες μεθόδους μελέτης της ενεργοποίησης των γονιδίων», λέει ο Μπένταλ στο Live Science.
Αλλά οι περισσότερες πρόσφατες μελέτες έχουν επικεντρωθεί μόνο στην ενεργοποίηση αρχαίων ιών σε καρκινικούς όγκους και σε μικρή ποσότητα υγιούς ιστού κοντά σε αυτούς τους όγκους.
Η νέα μελέτη, που δημοσιεύθηκε στις 18 Οκτωβρίου στο περιοδικό «PLOS Biology», παρέχει μια ευρύτερη εικόνα για το πόσο ενεργά είναι πραγματικά αυτά τα ιικά υπολείμματα σε όλο το σώμα. «Αυτή η μελέτη είναι πραγματικά μια από τις πρώτες διερευνήσεις για το τι συμβαίνει στον φυσιολογικό ιστό», είπε ο Μπένταλ.
Η νέα έρευνα άντλησε δεδομένα από το έργο «Genotype Tissue and Expression (GTEx)», μια βάση δεδομένων που περιλαμβάνει δείγματα ιστών που ελήφθησαν μετά θάνατον από σχεδόν 950 άτομα.
Αυτά τα δείγματα περιλαμβάνουν 54 τύπους μη άρρωστου ιστού που βρίσκονται σε όλο το σώμα, συμπεριλαμβανομένου του εγκεφάλου, της καρδιάς, των νεφρών, των πνευμόνων και του ήπατος.
Για να δημιουργήσουν τη βάση δεδομένων, οι ερευνητές ανέλυσαν αυτούς τους ιστούς, για να δουν ποια από τα γονίδιά τους ήταν ενεργοποιημένα, όπως αποδεικνύεται από την παρουσία συγκεκριμένων κλώνων RNA στα κύτταρά τους.
Το RNA, ένας μοριακός ξάδερφος του DNA, αντιγράφει οδηγίες από σημεία στο γονιδίωμα και στη συνέχεια τις μεταφέρει σε εργοστάσια κατασκευής πρωτεϊνών στα κύτταρα, έτσι ώστε τα εργοστάσια να αντλήσουν τις απαραίτητες πρωτεΐνες.
Ορισμένα μόρια RNA εκπληρώνουν άλλους ρόλους στο κύτταρο, συμπεριλαμβανομένης της βοήθειας στην κατασκευή αυτών των νέων πρωτεϊνών ή της ενεργοποίησης και της απενεργοποίησης των γονιδίων.
Μέσα στην τεράστια βάση δεδομένων GTEx, οι συγγραφείς της μελέτης αναζήτησαν στοιχεία ενεργών ανθρώπινων ενδογενών ρετροϊών (HERVs), που σημαίνει κομμάτια αρχαίων ιών υφασμένα στο γονιδίωμα.
Συγκεκριμένα, έκαναν έλεγχο για μια ομάδα HERVs που ονομάζεται HML-2, η οποία εισήχθη στην ανθρώπινη γενεαλογία σχετικά πρόσφατα – τουλάχιστον με βάση τα εξελικτικά πρότυπα.
Μερικά από τα νεότερα παραδείγματα ιών HML-2 είναι μόλις εκατοντάδων χιλιάδων ετών και βρίσκονται μόνο στο ανθρώπινο γονιδίωμα, που σημαίνει ότι δεν εμφανίζονται σε κανέναν από τους συγγενείς των πρωτευόντων θηλαστικών», τόνισε ο Μπένταλ.
Οι συγγραφείς βρήκαν στοιχεία ενεργών ιών HML-2 και στους 54 τύπους ιστών που δεν πάσχουν στη βάση δεδομένων GTEx, αλλά βρήκαν τα υψηλότερα επίπεδα ενεργοποίησης στην παρεγκεφαλίδα, που βρίσκεται ακριβώς πίσω από το εγκεφαλικό στέλεχος –υπόφυση με δομή μεγέθους μπιζελιού στη βάση του εγκεφάλου, που αναδεύει ορμόνες– στον θυρεοειδή αδένα στον λαιμό, ο οποίος βοηθά στη ρύθμιση του μεταβολισμού, και στους όρχεις.
Το τι κάνουν αυτοί οι ιοί σε υγιή ιστό εξακολουθεί να είναι ένα μυστήριο και η απάντηση είναι πιθανώς διαφορετική σε κάθε τύπο ιστού.
«Γιατί η παρεγκεφαλίδα είναι διαφορετική από τον φλοιό; Νομίζω ότι αυτό είναι κάπως ανοιχτό ερώτημα», είπε ο Μπένταλ και πρόσθεσε: «Αλλά δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι ορισμένοι ιστοί έδειξαν μεγαλύτερο βαθμό και ποικιλία ενεργοποίησης HML-2 από άλλους». «Όταν τα HERVs είναι ενεργοποιημένα, τα ιικά θραύσματα δεν δημιουργούν ολόκληρους, λειτουργικούς ιούς, ικανούς να μολύνουν κύτταρα», σημείωσε ο Μπένταλ.
Αντίθετα, η ενεργοποίησή τους συνήθως ωθεί το κύτταρο να δημιουργήσει συγκεκριμένα μόρια RNA, που μπορεί στη συνέχεια να ωθήσουν το κύτταρο να δημιουργήσει πρωτεΐνες.
Για παράδειγμα, ένας τύπος HERV που υπάρχει στα πρωτεύοντα θηλαστικά, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, παράγει μια πρωτεΐνη που είναι το κλειδί για την κατασκευή του πλακούντα, σύμφωνα με έκθεση του 2012 στο περιοδικό «Placenta».
Οι επιστήμονες εξακολουθούν να εργάζονται για να ανακαλύψουν πώς οι περισσότεροι από αυτούς τους αρχαίους ιούς επηρεάζουν την ανθρώπινη βιολογία.
«Έχοντας ολοκληρωμένα δεδομένα σχετικά με το τι κάνουν οι ιοί στους υγιείς ιστούς, θα μπορέσει να υπάρξει μια βάση σύγκρισης με τα άρρωστα κύτταρα», έγραψαν οι συγγραφείς της μελέτης.
Μερικοί επιστήμονες έχουν υποστηρίξει ότι τα HERVs θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ως δυνητικοί βιοδείκτες για τον καρκίνο, που σημαίνει ένα μετρήσιμο σήμα που θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν οι γιατροί για τον έλεγχο της νόσου», επισήμανε ο Μπένταλ.
Και πρόσθεσε:
«Επιπλέον, ορισμένα HERVs θα μπορούσαν θεωρητικά να χρησιμεύσουν ως στόχοι για θεραπείες καρκίνου, εάν αποδεικνυόταν ότι είναι μοναδικά για συγκεκριμένους τύπους όγκων.
Αλλά για να χρησιμοποιήσουν τα HERVs με αυτόν τον τρόπο, οι επιστήμονες θα πρέπει να γνωρίζουν πώς συμπεριφέρονται τα HERVs σε υγιή κύτταρα έναντι των καρκινικών.
Η εργασία παρακολούθησης θα πρέπει να εξετάσει τις οικογένειες ενδογενών ρετροϊών πέρα από το HML-2.
Είναι μια σημαντική οικογένεια, αλλά είναι επίσης μια μικρή οικογένεια και υπάρχουν δεκάδες άλλοι τύποι αρχαίων ιών που κρύβονται στα γονιδιώματά μας, που εξακολουθούν να περιμένουν να διερευνηθούν».
(Με πληροφορίες από Live Science)
