Mensen zijn voor 8% virus – hoe het oude virale DNA in uw genoom een ​​rol speelt bij menselijke ziekten en ontwikkeling

Volgens nieuw onderzoek dat mijn collega’s en ik onlangs hebben gepubliceerd, zijn overblijfselen van oude virale pandemieën in de vorm van virale DNA-sequenties ingebed in onze genomen nog steeds actief bij gezonde mensen.

HERV’s, of menselijke endogene retrovirussen, vormen ongeveer 8% van het menselijk genoom, achtergelaten als gevolg van infecties die de voorouders van de primaten van de mensheid miljoenen jaren geleden hebben opgelopen. Ze werden onderdeel van het menselijk genoom vanwege de manier waarop ze repliceren.

Net als het moderne HIV moesten deze oude retrovirussen hun genetisch materiaal in het genoom van hun gastheer inbrengen om te repliceren. Meestal wordt dit soort viraal genetisch materiaal niet van generatie op generatie doorgegeven. Maar sommige oude retrovirussen hebben het vermogen gekregen om kiemcellen te infecteren, zoals eicellen of sperma, die hun DNA doorgeven aan toekomstige generaties. Door zich op kiemcellen te richten, werden deze retrovirussen in de loop van miljoenen jaren opgenomen in de voorouderlijke genomen van de mens en kunnen implicaties hebben voor de manier waarop onderzoekers tegenwoordig op ziekten screenen en testen.

Actieve virale genen in het menselijk genoom

Virussen voegen hun genomen in hun gastheren in de vorm van een provirus. Er zijn tegenwoordig ongeveer 30 verschillende soorten menselijke endogene retrovirussen bij mensen, wat neerkomt op meer dan 60.000 provirussen in het menselijk genoom. Ze demonstreren de lange geschiedenis van de vele pandemieën waaraan de mensheid in de loop van de evolutie is blootgesteld. Wetenschappers denken dat deze virussen de populatie ooit op grote schaal hebben geïnfecteerd, omdat ze niet alleen in het menselijk genoom zijn gefixeerd, maar ook in het genoom van chimpansees, gorilla’s en andere primaten.

Onderzoek van ons lab en anderen heeft aangetoond dat HERV-genen actief zijn in ziek weefsel, zoals tumoren, evenals tijdens de menselijke embryonale ontwikkeling. Maar hoe actief HERV-genen zijn in gezond weefsel was nog grotendeels onbekend.

Om deze vraag te beantwoorden, besloot ons laboratorium zich te concentreren op één groep HERV’s die bekend staat als HML-2. Deze groep is de meest recent actieve van de HERV’s en is minder dan 5 miljoen jaar geleden uitgestorven. Zelfs nu hebben sommige van zijn provirussen in het menselijk genoom nog steeds het vermogen om virale eiwitten te maken.

We onderzochten het genetische materiaal in een database met meer dan 14.000 gedoneerde weefselmonsters uit het hele lichaam. We zochten naar sequenties die overeenkwamen met elk HML-2-provirus in het genoom en vonden 37 verschillende HML-2-provirussen die nog steeds actief waren. Alle 54 weefselmonsters die we analyseerden, vertoonden enig bewijs van activiteit van een of meer van deze provirussen. Bovendien bevatte elk weefselmonster ook genetisch materiaal van ten minste één provirus dat nog steeds virale eiwitten kon produceren.

HERV’s hebben mensen beïnvloed op manieren die onderzoekers nog steeds ontdekken.

De rol van HERV’s bij de menselijke gezondheid en ziekte

Het feit dat duizenden stukjes oude virussen nog steeds in het menselijk genoom voorkomen en zelfs eiwitten kunnen maken, heeft veel aandacht van onderzoekers getrokken, vooral omdat verwante virussen die vandaag nog steeds actief zijn, borstkanker en aids-achtige ziekten bij dieren kunnen veroorzaken.

Of de genetische overblijfselen van menselijke endogene retrovirussen ziekten bij mensen kunnen veroorzaken, wordt nog onderzocht. Onderzoekers hebben virusachtige deeltjes van HML-2 in kankercellen gespot en de aanwezigheid van genetisch materiaal van HERV in ziek weefsel is in verband gebracht met aandoeningen zoals de ziekte van Lou Gehrig of amyotrofische laterale sclerose, evenals met multiple sclerose en zelfs schizofrenie.

Onze studie voegt een nieuwe invalshoek toe aan deze gegevens door aan te tonen dat HERV-genen zelfs in gezond weefsel aanwezig zijn. Dit betekent dat de aanwezigheid van HERV-RNA mogelijk niet voldoende is om het virus aan een ziekte te koppelen.

Belangrijk is dat het ook betekent dat HERV-genen of -eiwitten mogelijk geen goede doelen meer zijn voor medicijnen. HERV’s zijn onderzocht als doelwit voor een aantal potentiële geneesmiddelen, waaronder antiretrovirale medicatie, antilichamen tegen borstkanker en T-celtherapieën voor melanoom. Bij behandelingen die HERV-genen als biomarker voor kanker gebruiken, moet ook rekening worden gehouden met hun activiteit in gezond weefsel.

Een zich ontwikkelende foetus heeft enkele overeenkomsten met virussen.

Aan de andere kant suggereert ons onderzoek ook dat HERV’s zelfs gunstig kunnen zijn voor mensen. De bekendste HERV die is ingebed in het genoom van mens en dier, syncytine, is een gen dat is afgeleid van een oud retrovirus dat een belangrijke rol speelt bij de vorming van de placenta. Zwangerschap bij alle zoogdieren is afhankelijk van het van het virus afgeleide eiwit dat in dit gen wordt gecodeerd.

Op dezelfde manier hebben muizen, katten en schapen ook een manier gevonden om endogene retrovirussen te gebruiken om zichzelf te beschermen tegen het oorspronkelijke oude virus dat ze heeft gecreëerd. Hoewel deze ingebedde virale genen niet in staat zijn om de machinerie van hun gastheer te gebruiken om een ​​volledig virus te creëren, circuleren er genoeg van hun beschadigde stukjes in het lichaam om de replicatiecyclus van hun voorouderlijke virus te verstoren als de gastheer het tegenkomt. Wetenschappers theoretiseren dat één HERV deze beschermende rol miljoenen jaren geleden bij mensen kan hebben gespeeld. Onze studie belicht nog een paar HERV’s die veel recenter door het menselijk lichaam voor hetzelfde doel zouden kunnen zijn geclaimd of gecoöpteerd.

Onbekenden blijven

Ons onderzoek onthult een niveau van HERV-activiteit in het menselijk lichaam dat voorheen onbekend was, wat evenveel vragen oproept als beantwoordde.

Er valt nog veel te leren over de oude virussen die in het menselijk genoom aanwezig zijn, inclusief of hun aanwezigheid gunstig is en welk mechanisme hun activiteit aandrijft. Het is ook belangrijk om te kijken of een van deze genen daadwerkelijk tot eiwitten wordt gemaakt.

Het beantwoorden van deze vragen zou tot nu toe onbekende functies voor deze oude virale genen kunnen onthullen en onderzoekers beter kunnen helpen begrijpen hoe het menselijk lichaam reageert op evolutie naast deze overblijfselen van oude pandemieën.

Kommentar verfassen

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert