يشكل البشر 8٪ من الفيروسات – كيف يلعب الحمض النووي الفيروسي القديم في الجينوم الخاص بك دورًا في مرض الإنسان وتطوره

لا تزال بقايا الأوبئة الفيروسية القديمة في شكل تسلسل الحمض النووي الفيروسي المضمنة في جينوماتنا نشطة في الأشخاص الأصحاء ، وفقًا لبحث جديد نشرته أنا وزملائي مؤخرًا.

تشكل HERVs ، أو الفيروسات القهقرية الذاتية البشرية ، حوالي 8٪ من الجينوم البشري ، الذي تُركت نتيجة للعدوى التي عانى منها أسلاف الرئيسيات البشرية منذ ملايين السنين. أصبحوا جزءًا من الجينوم البشري بسبب كيفية تكرارهم.

مثل فيروس نقص المناعة البشرية الحديث ، كان على هذه الفيروسات القهقرية القديمة إدخال مادتها الجينية في جينوم مضيفها لتتكاثر. عادة لا ينتقل هذا النوع من المادة الوراثية الفيروسية من جيل إلى جيل. لكن بعض الفيروسات القهقرية القديمة اكتسبت القدرة على إصابة الخلايا الجرثومية ، مثل البويضة أو الحيوانات المنوية ، التي تنقل الحمض النووي إلى الأجيال القادمة. من خلال استهداف الخلايا الجرثومية ، تم دمج هذه الفيروسات القهقرية في جينومات أسلاف الإنسان على مدار ملايين السنين وقد يكون لها آثار على كيفية فحص الباحثين للأمراض واختبارها اليوم.

الجينات الفيروسية النشطة في الجينوم البشري

تقوم الفيروسات بإدخال جينوماتها في مضيفها في شكل طفيلي. يوجد حوالي 30 نوعًا مختلفًا من الفيروسات القهقرية الذاتية البشرية في البشر اليوم ، والتي تصل إلى أكثر من 60.000 من الفيروسات الأولية في الجينوم البشري. إنها توضح التاريخ الطويل للعديد من الأوبئة التي تعرضت لها البشرية على مدار التطور. يعتقد العلماء أن هذه الفيروسات أصابت السكان ذات يوم على نطاق واسع ، لأنها أصبحت ثابتة ليس فقط في الجينوم البشري ولكن أيضًا في جينومات الشمبانزي والغوريلا وغيرها من جينومات الرئيسيات.

أظهرت الأبحاث من مختبرنا وغيره أن جينات HERV نشطة في الأنسجة المريضة ، مثل الأورام ، وكذلك أثناء التطور الجنيني البشري. لكن مدى نشاط جينات HERV في الأنسجة السليمة لا يزال غير معروف إلى حد كبير.

للإجابة على هذا السؤال ، قرر مختبرنا التركيز على مجموعة واحدة من HERVs تُعرف باسم HML-2. هذه المجموعة هي أحدث مجموعة نشطة من HERVs ، بعد أن انقرضت قبل أقل من 5 ملايين سنة. حتى الآن ، لا تزال بعض الفيروسات الأولية داخل الجينوم البشري تحتفظ بالقدرة على صنع البروتينات الفيروسية.

قمنا بفحص المادة الجينية في قاعدة بيانات تحتوي على أكثر من 14000 عينة نسيج تم التبرع بها من جميع أنحاء الجسم. بحثنا عن التسلسلات التي تطابق كل فيروس HML-2 في الجينوم ووجدنا 37 من فيروسات HML-2 المختلفة التي كانت لا تزال نشطة. جميع عينات الأنسجة البالغ عددها 54 التي قمنا بتحليلها تحتوي على بعض الأدلة على نشاط واحد أو أكثر من هذه الفيروسات الأولية. علاوة على ذلك ، احتوت كل عينة نسيج أيضًا على مادة وراثية من فيروس واحد على الأقل لا يزال بإمكانه إنتاج بروتينات فيروسية.

دور HERVs في صحة الإنسان والمرض

إن حقيقة أن آلاف القطع من الفيروسات القديمة لا تزال موجودة في الجينوم البشري ويمكنها حتى أن تخلق بروتينًا قد جذبت قدرًا كبيرًا من الاهتمام من الباحثين ، لا سيما وأن الفيروسات ذات الصلة التي لا تزال نشطة اليوم يمكن أن تسبب سرطان الثدي ومرضًا شبيهًا بالإيدز في الحيوانات.

لا يزال قيد الدراسة ما إذا كانت البقايا الجينية للفيروسات القهقرية الذاتية البشرية يمكن أن تسبب المرض لدى البشر. اكتشف الباحثون جزيئات شبيهة بالفيروس من HML-2 في الخلايا السرطانية ، وقد ارتبط وجود المادة الوراثية HERV في الأنسجة المريضة بحالات مثل مرض Lou Gehrig ، أو التصلب الجانبي الضموري ، وكذلك التصلب المتعدد وحتى الفصام.

تضيف دراستنا زاوية جديدة إلى هذه البيانات من خلال إظهار أن جينات HERV موجودة حتى في الأنسجة السليمة. هذا يعني أن وجود HERV RNA قد لا يكون كافيًا لربط الفيروس بمرض ما.

والأهم من ذلك ، أنه يعني أيضًا أن جينات أو بروتينات HERV لم تعد أهدافًا جيدة للأدوية. تم استكشاف HERVs كهدف لعدد من الأدوية المحتملة ، بما في ذلك الأدوية المضادة للفيروسات القهقرية والأجسام المضادة لسرطان الثدي وعلاجات الخلايا التائية للورم الميلاني. ستحتاج أيضًا العلاجات باستخدام جينات HERV كواسم حيوي للسرطان إلى مراعاة نشاطها في الأنسجة السليمة.

من ناحية أخرى ، يشير بحثنا أيضًا إلى أن HERVs يمكن أن تكون مفيدة للناس. أشهر جينوم HERV المتضمن في الجينوم البشري والحيواني ، syncytin ، هو جين مشتق من فيروس قهقري قديم يلعب دورًا مهمًا في تكوين المشيمة. يعتمد الحمل في جميع الثدييات على البروتين المشتق من الفيروس المشفر في هذا الجين.

وبالمثل ، وجدت الفئران والقطط والأغنام أيضًا طريقة لاستخدام الفيروسات القهقرية الذاتية لحماية نفسها من الفيروس القديم الأصلي الذي خلقها. في حين أن هذه الجينات الفيروسية المدمجة غير قادرة على استخدام آلية مضيفها لإنشاء فيروس كامل ، فإن ما يكفي من قطعها التالفة تدور في الجسم للتدخل في دورة تكرار فيروس أسلافها إذا واجهها المضيف. يفترض العلماء أن أحد HERV ربما يكون قد لعب هذا الدور الوقائي لدى الناس منذ ملايين السنين. تسلط دراستنا الضوء على عدد قليل من HERVs التي كان يمكن لجسم الإنسان المطالبة بها أو المشاركة فيها مؤخرًا لنفس الغرض.

يبقى مجهولون

يكشف بحثنا عن مستوى نشاط HERV في جسم الإنسان لم يكن معروفًا من قبل ، مما يثير العديد من الأسئلة كما أجاب.

لا يزال هناك الكثير لنتعلمه عن الفيروسات القديمة الباقية في الجينوم البشري ، بما في ذلك ما إذا كان وجودها مفيدًا وما هي الآلية التي تحرك نشاطها. سيكون من المهم أيضًا معرفة ما إذا كان أي من هذه الجينات قد تم تحويله بالفعل إلى بروتينات.

يمكن للإجابة على هذه الأسئلة أن تكشف عن وظائف غير معروفة سابقًا لهذه الجينات الفيروسية القديمة وتساعد الباحثين بشكل أفضل على فهم كيفية تفاعل جسم الإنسان مع التطور جنبًا إلى جنب مع بقايا الأوبئة القديمة.