يدرس الباحثون كيف يلعب الحمض النووي الفيروسي القديم في الجينوم البشري دورًا في المرض والتنمية البشرية
من بقلم ايدان بيرن طالب دكتوراه في علم الوراثة، جامعة تافتس
تشير بقايا الأوبئة الفيروسية القديمة على شكل تسلسلات الحمض النووي الفيروسي المدمجة في جينوماتنا إلى أنها لا تزال نشطة لدى الأشخاص الأصحاء. من دراسة جديدة زملائي وأنا لقد نشرنا مؤخرا
فيروسات HERVs، أو الفيروسات القهقرية الذاتية البشرية، هي حوالي 8% من الجينوم البشري. وقد تُركت هذه نتيجة للعدوى التي عانت منها الرئيسيات، أسلاف البشرية، منذ ملايين السنين. لقد أصبحوا جزءًا من الجينوم البشري بسبب الطريقة التي يتكاثرون بها.
على غرار فيروس نقص المناعة البشرية الحديث، الفيروسات القهقرية كان على هؤلاء القدماء إدخال مادتهم الوراثية في جينوم مضيفهم من أجل التكاثر. عادة لا ينتقل هذا النوع من المادة الوراثية الفيروسية من جيل إلى جيل. لكن بعض الفيروسات القهقرية القديمة حصلت على هذه القدرة تصيب الخلايا الجرثوميةمثل البويضة أو الحيوان المنوي، لأنها تنقل حمضها النووي إلى الأجيال القادمة. ومن خلال استهداف الخلايا الجرثومية، تم دمج هذه الفيروسات القهقرية في الجينوم البشري القديم لملايين السنين، وربما يكون لها آثار على كيفية تشخيص الباحثين للأمراض واختبارها اليوم.
الجينات الفيروسية النشطة في الجينوم البشري
تقوم الفيروسات بحقن جينوماتها في مضيفها على شكل فيروس برو. هناك اليوم حوالي 30 نوعا مختلفا من الفيروسات القهقرية الذاتية البشرية في البشر، ويبلغ مجموعها أكثر من 60,000 من طلائع الفيروسات في الجينوم البشري. إنها توضح التاريخ الطويل للعديد من الأوبئة التي تعرضت لها البشرية أثناء التطور. ويعتقد العلماء أن هذه الفيروسات أصابت السكان على نطاق واسع في السابق، حيث أصبحت ثابتة ليس فقط في الجينوم البشري ولكن أيضًا في الشمبانزي, غوريلا وفي جينومات الرئيسيات الأخرى.
بحث من مختبرنا وأظهر آخرون أن جينات فيروس HERV تنشط في الأنسجة المريضة، مثل: الأورام، وكذلك أثناء تطور الجنين البشري. لكن مدى نشاط جينات فيروس HERV في الأنسجة السليمة لا يزال غير معروف إلى حد كبير.
للإجابة على هذا السؤال، قرر مختبرنا التركيز على مجموعة واحدة من مكونات فيروس HERV المعروفة باسم HML-2. هذه المجموعة هي أحدث فيروسات HERV النشطةبعد أن انقرضت منذ أقل من 5 ملايين سنة. وحتى اليوم، لا تزال بعض طلائع الفيروس داخل الجينوم البشري تحتفظ بالقدرة على إنتاج البروتينات الفيروسية.
قمنا باختبار المادة الوراثية في حوض السباحة المحتوي أكثر من 14,000 عينة نسيجية من جميع أعضاء الجسم. لقد بحثنا عن التسلسلات التي تطابق كل فيروسات HML-2 في الجينوم ووجدنا 37 فيروسًا مختلفًا من فيروسات HML-2 التي لا تزال نشطة. تحتوي جميع عينات الأنسجة الـ 54 التي قمنا بتحليلها على بعض الأدلة على نشاط واحد أو أكثر من هذه الفيروسات. علاوة على ذلك، تحتوي كل عينة من الأنسجة أيضًا على مادة وراثية من طليعة فيروس واحدة على الأقل والتي لا يزال بإمكانها إنتاج بروتينات فيروسية.
دور HERVs في صحة الإنسان والمرض
إن حقيقة أن آلاف القطع من الفيروسات القديمة لا تزال موجودة ونشطة في الجينوم البشري ويمكنها حتى صنع البروتين قد جذبت اهتمامًا كبيرًا من الباحثين، خاصة وأن الفيروسات ذات الصلة التي لا تزال نشطة اليوم يمكن أن تسبب لسرطان الثدي وإلى الأمراض شخصيات الإيدز في الحيوانات.
إن مسألة ما إذا كانت البقايا الجينية للفيروسات القهقرية الذاتية البشرية يمكن أن تسبب المرض لدى البشر لا تزال قيد التحقيق. حدد الباحثون جزيئات شبيهة بالفيروسات من HML-2 في الخلايا السرطانيةوقد تم ربط وجود المادة الوراثية لفيروس HERV في الأنسجة المريضة بحالات مثل مرض لو جيريج (ALS)، أو التصلب الجانبي الضموري، إلى جانب التصلب المتعدد وحتى فُصام.
تضيف دراستنا زاوية جديدة لهذه البيانات من خلال إظهار أن جينات فيروس HERV موجودة حتى في الأنسجة السليمة. وهذا يعني أن وجود HERV RNA لا يمكن أن يكون كافيا لربط الفيروس بالمرض.
والأهم من ذلك، أن هذا يعني أيضًا أن جينات أو بروتينات فيروس HERV لم تعد قادرة على أن تكون أهدافًا دوائية جيدة. تمت دراسة فيروسات HERVs كهدف لعدد من الأدوية المحتملة، بما في ذلك الأدوية المضادة للفيروسات المعكوسة, الأجسام المضادة لسرطان الثدي وعلاجات الخلايا التائية للورم الميلانيني. العلاجات التي تستخدم جينات HERV كمؤشر حيوي للسرطان ستحتاج أيضًا إلى أن تأخذ في الاعتبار نشاطها في الأنسجة السليمة.
ومن ناحية أخرى، تشير أبحاثنا أيضًا إلى أن فيروسات HERV يمكن أن تكون مفيدة للناس. أشهر فيروس HERV مدمج في الجينوم البشري والحيواني، سينسيتين، هو جين مشتق من فيروس قهقري قديم يلعب دورًا مهمًا في تكوين المشيمة. يعتمد الحمل في جميع الثدييات على بروتين مشتق من الفيروس مشفر بواسطة هذا الجين.
بطريقة مماثلة، الفئران أيضا, القطط والأغنام ابحث عن طريقة لاستخدام الفيروسات القهقرية الذاتية لحماية نفسها من الفيروس القديم الأصلي الذي خلقها. في حين أن هذه الجينات الفيروسية المطبوعة غير قادرة على استخدام آلية مضيفها لصنع فيروس كامل، فإن ما يكفي من أجزائها التالفة يدور في الجسم لتعطيل دورة تكرار الفيروس الأصلي إذا واجهه المضيف. ويتكهن العلماء بذلك ومن الممكن أن يكون هناك فيروس واحد لعبت هذا الدور الوقائي للبشر منذ ملايين السنين. تسلط دراستنا الضوء على أن هناك العديد من مكونات فيروس HERV الأخرى التي يمكن أن يختارها جسم الإنسان مؤخرًا لنفس الغرض.
تبقى مجهولة
تكشف دراستنا عن مستوى غير معروف سابقًا لنشاط فيروس HERV في جسم الإنسان، مما يثير العديد من الأسئلة التي أجابت عنها الدراسة.
لا يزال هناك الكثير لنتعلمه عن الفيروسات القديمة التي بقيت في الجينوم البشري، بما في ذلك ما إذا كان وجودها مفيدًا وما هي الآلية التي تحرك نشاطها. ومن المهم أيضًا معرفة ما إذا كان أحد هذه الجينات يتحول بالفعل إلى بروتينات.
إن الإجابة على هذه الأسئلة يمكن أن تكشف عن وظائف غير معروفة سابقًا لهذه الجينات الفيروسية القديمة وتساعد الباحثين على فهم أفضل لكيفية استجابة الجسم البشري للتطور جنبًا إلى جنب مع بقايا الأوبئة القديمة.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
