Если заглянуть в геном человека, то среди примерно 20 000 генов, которые служат строительными блоками жизни, можно также обнаружите частицы ДНК, оставленные вирусами, которые заражали предков приматов десятки миллионов лет назад.
Эти древние попутчики, известные как эндогенные ретровирусы, долгое время считались инертной или «мусорной» ДНК, лишенной какой-либо способности наносить вред. Исследование CU Boulder, опубликованное в журнале Science Advances, показывает, что при повторном пробуждении они могут играть решающую роль в выживании и развитии рака.
Исследование также предполагает, что подавление некоторых эндогенных ретровирусов может повысить эффективность лечения рака.
«Наше исследование показывает, что на современные заболевания могут существенно влиять эти древние вирусные инфекции, на которые до недавнего времени обращали внимание лишь немногие исследователи», — сказал старший автор Эдвард Чуонг, доцент кафедры молекулярной, клеточной и онтогенетической биологии в Институте BioFrontiers при Колорадском университете.
Исследования показывают, что около 8% человеческого генома состоит из эндогенных ретровирусов, которые проникли в клетки наших эволюционных предков, заставив своих хозяев копировать и переносить их генетический материал. Со временем они проникли в сперму, яйцеклетки и эмбрионы, запекая свою ДНК, как ископаемые останки, в будущих поколениях — и попутно формируя эволюцию.
Даже несмотря на то, что они больше не могут производить функциональные вирусы, собственные исследования Чуонга показали, что эндогенные ретровирусы могут действовать как «переключатели», которые включают близлежащие гены. Некоторые из них внесли свой вклад в развитие плаценты, важнейшей вехи в эволюции человека, а также в наш иммунный ответ на современные вирусы, такие как COVID.
«Было проведено много работ, показывающих, что эти эндогенные ретровирусы можно одомашнить для нашей пользы, но мало исследований, показывающих, как они могут нам навредить», — сказал он.
Чтобы изучить их роль в развитии рака, Чуонг и первый автор исследования Атма Иванчевич, научный сотрудник его лаборатории, проанализировали геномные данные 21 типа рака человека из общедоступных наборов данных.
Они обнаружили, что определенная линия эндогенного ретровируса, известная как LTR10, которая заразила некоторых приматов около 30 миллионов лет назад, показала удивительно высокий уровень активности в нескольких типах рака, включая рак легких и толстой кишки. Дальнейший анализ опухолей десятков пациентов с колоректальным раком показал, что LTR10 был активен примерно у трети из них.
Когда команда использовала инструмент редактирования генов CRISPR, чтобы вырезать или отключить последовательности, в которых он присутствовал, они обнаружили, что критически важные гены, которые, как известно, способствуют развитию и росту рака, также стали неактивными.
«Мы увидели, что когда вы подавляете этот ретровирус в раковых клетках , он отключает экспрессию близлежащих генов», — сказал Иванчевич.
Эксперименты на мышах дали схожие результаты: когда «переключатель» LTR10 был удален из опухолевых клеток, ключевые гены, способствующие развитию рака, включая ген XRCC4, также отключились, и методы лечения, направленные на уменьшение опухолей, стали работать эффективнее.
«Мы знаем, что раковые клетки экспрессируют множество генов, которые не должны быть включены, но никто на самом деле не знает, что их включает», — сказал Чуонг. «Оказывается, многие переключатели, которые их включают, происходят от этих древних вирусов».
Примечательно, что эндогенный ретровирус, который они изучали, по-видимому, включает гены в так называемом пути MAP-киназы, известном клеточном пути, который неблагоприятно перепрограммируется во многих видах рака. Существующие препараты, известные как ингибиторы MAP-киназы, вероятно, работают, отчасти, отключая переключатель эндогенного ретровируса, предполагает исследование.
Авторы отмечают, что только одно это семейство ретровирусов регулирует около 70 генов, связанных с раком, в этом пути. Различные линии, вероятно, влияют на различные пути, которые способствуют различным видам рака.
Чуонг подозревает, что с возрастом геномная защита людей ослабевает, что позволяет древним вирусам вновь пробудиться и способствовать возникновению других проблем со здоровьем.
«Истоки того, как болезни проявляются в клетке, всегда были загадкой», — сказал Чуонг. «Эндогенные ретровирусы — это еще не все, но они могут быть большой ее частью».
