انسان‌ها ۸ درصد ویروس هستند؛ نقش DNA ویروسی ژنوم در بیماری و رشد ما چیست؟

براساس پژوهشی که اخیراً منتشر شده است، بقایای دنیاگیری‌های ویروسی باستانی که به شکل توالی‌های دی‌ان‌ای ویروسی وارد ژنوم ما شده است، هنوز در افراد سالم فعال هستند.

رترویروس‌های درون‌زاد انسانی (HERVs) حدود ۸ درصد از ژنوم انسان را تشکیل می‌دهند که از عفونت‌هایی بر جای مانده‌اند که میلیون‌ها سال پیش اجداد نخستی‌سان انسان را آلوده کرده بودند. آن‌ها به دلیل روش تکثیر به بخشی از ژنوم انسان تبدیل شدند.

همانند HIV امروزی، رترویروس‌های باستانی برای تکثیر باید مواد ژنتیکی خود را وارد ژنوم میزبان می‌کردند. معمولاً این نوع ماده ژنتیکی ویروسی از نسلی به نسل بعد منتقل نمی‌شود. اما برخی از رترویروس‌های باستانی این توانایی را به دست آوردند که سلول‌های زایا مانند سلول تخمک یا اسپرم را آلوده کنند که دی‌ان‌ای خود را به نسل‌های آینده منتقل می‌کنند. این رترویروس‌ها با هدف قرار دادن سلول‌های زایا در طول میلیون‌ها سال خود را با ژنوم اجداد انسان تلفیق کردند و ممکن است امروزه پیامدهایی بر نحوه غربالگری و آزمایش بیماری‌ها داشته باشند.

ژن‌های ویروسی فعال در ژنوم انسان

ویروس‌ها ژنوم خود را به شکل پروویروس وارد ژنوم میزبانشان می‌کنند. امروزه در انسان‌ها حدود ۳۰ نوع مختلف رترویروس‌ درون‌زاد انسانی وجود دارد که شامل بیش از ۶۰ هزار پروویروس می‌شوند. آن‌ها تاریخ طولانی دنیاگیری‌های فراوانی را نشان می‌دهند که بشر در طول دوره تکامل خود درمعرض آن‌ها قرار گرفته است.

دانشمندان فکر می‌کنند این ویروس‌ها در مقطعی از زمان جمعیت را به‌طور گسترده آلوده کردند، زیرا نه‌تنها در ژنوم انسان‌ها بلکه در ژنوم گوریل و شامپانزه و نخستی‌سان‌های دیگر نیز ثابت شده‌اند.

مطالعات آزمایشگاهی نشان داده است که ژن‌های رترویروس‌های درون‌زاد انسانی در بافت‌های بیمار مانند تومورها فعال هستند و همچنین در طول توسعه رویان انسان فعال هستند. اما این امر مشخص نبوده است که ژن‌های HERV در بافت‌های سالم چقدر فعال هستند.

پژوهشگران برای یافتن پاسخ این سؤال تصمیم گرفتند تا روی یک گروه از رترویروس‌های درون‌زاد انسانی به نام HML-2 تمرکز کنند. این گروه نسبت‌به گروه‌های دیگر دیرتر فعال شده‌اند و طی کمتر از ۵ میلیون سال پیش منقرض شده‌اند. حتی درحال‌حاضر برخی از پروویروس‌های این گروه درون ژنوم انسان توانایی تولید پروتئین‌های ویروسی را حفظ کرده‌اند.

پژوهشگران مواد ژنتیکی موجود در یک پایگاه داده حاوی بیش از ۱۴ هزار نمونه بافت اهدایی از سراسر بدن را بررسی کردند. آن‌ها به‌دنبال توالی‌هایی گشتند که با هر یک از پروویروس‌های HML-2 در ژنوم مطابقت داشتند و ۳۷ پروویروس متفاوت HML-2 را پیدا کردند که هنوز فعال بودند.

تمام ۵۴ نمونه بافتی که پژوهشگران تجزیه‌و‌تحلیل کردند، شواهدی از فعالیت یک یا چند مورد از این این پروویروس‌ها را نشان می‌دادند. علاوه‌بر‌این، هر نمونه بافتی همچنین حاوی مواد ژنتیکی از حداقل یک پروویروس بود که همچنان می‌توانست پروتئین‌های ویروسی را تولید کند.

نقش رترویروس‌های درونزاد انسانی در سلامت و بیماری انسان

این واقعیت که هزاران قطعه ویروس باستانی هنوز در ژنوم انسان وجود دارد و حتی می‌تواند پروتئین بسازد، توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب کرده است؛ خصوصاً که ویروس‌های مرتبط امروزه هنوز فعال هستند و می‌توانند در حیوانات موجب سرطان سینه و بیماری شبیه ایدز شوند.

اینکه آیا بقایای ژنتیکی رترویروس‌های درون‌زاد انسانی می‌تواند در انسان موجب بیماری شود، همچنان مورد مطالعه قرار دارد.

پژوهشگران ذرات ویروس‌مانند HML-2 را در سلول‌های سرطان شناسایی کرده‌اند. در مطالعات مختلف، حضور مواد ژنتیکی HERV در بافت‌های بیمار افراد مبتلا به بیماری‌هایی مانند بیماری لو گهریگ یا اسکلروز جانبی آمیوتروفیک و همچنین مولتیپل اسکلروزیس و حتی اسکیزوفرنی مشاهده شده است. مطالعه جدید با نشان دادن این موضوع که ژن‌های HERV حتی در بافت‌های سالم وجود دارند، چشم‌انداز جدیدی را به این داده‌ها اضافه می‌کند. براین‌اساس، حضور آران‌ای HERV ممکن است برای پیوند دادن ویروس به بیماری کافی نباشد.

مهم‌تر اینکه، ژن‌ها یا پروتئین‌های HERV ممکن است دیگر هدف خوبی برای داروها نباشند. رترویروس‌های درون‌زاد انسانی به‌عنوان هدفی برای چندین داروی بالقوه ازجمله داروهای ضدرتروویروسی، آنتی‌بادی برای درمان سرطان سینه و درمان‌های مبتنی‌بر سلول T برای ملانوم مورد بررسی قرار گرفته‌اند.

علاوه‌بر‌این، درمان‌هایی که از ژن‌های HERV به‌عنوان نشانگر زیستی سرطان استفاده می‌کنند، باید فعالیت آن‌ها در بافت سالم را نیز درنظر بگیرند.

از سوی دیگر، پژوهش جدید نشان می‌دهد که رترویروس‌های درون‌زاد انسانی حتی می‌توانند برای انسان‌ها مفید باشند. مشهورترین HERV که در ژنوم انسان‌ها و حیوانات جای گرفته است و syncytin نام دارد، ژنی است که از یک رتروویروس باستانی مشتق شده است و نقش مهمی در تشکیل جفت دارد. بارداری در همه پستانداران به یک پروتئین مشتق‌شده از ویروس وابسته است که ژن مذکور آن را رمزگذاری می‌کند.

به‌طور مشابه، موش، گربه و گوسفند نیز راهی برای استفاده از رترویروس‌های درون‌زاد به‌منظور محافظت از خود دربرابر ویروس باستانی اصلی که آن‌ها را ایجاد کرده است، پیدا کرده‌اند. درحالی‌که ژن‌های ویروسی جای گرفته در ژنوم میزبان نمی‌توانند از ماشین‌آلات میزبان برای تولید ویروس کامل استفاده کنند، تعداد کافی از قطعات ناقص آن‌ها در بدن میزبان گردش می‌کند تا اگر او با ویروس کامل مواجه شد، در چرخه تکثیر ویروس اجدادی خود اختلال ایجاد کنند.

دانشمندان این تئوری را مطرح می‌کنند که یکی از رترویروس‌های درون‌زاد شناسایی‌شده ممکن است میلیون‌ها سال پیش این نقش محافظتی را در انسان‌ها ایفا کرده باشد. مطالعه جدید تأکید می‌کند که چند HERV دیگر که اخیراً از وارد بدن شده‌اند، ممکن است همین نقش را داشته باشند.

ناشناخته‌ها

پژوهش جدید سطحی از فعالیت HERV را در بدن انسان نشان می‌دهد که قبلا ناشناخته بود و سوالات زیادی نیز ایجاد می‌کند.

هنوز نادانسته‌های زیادی درمورد ویروس‌های باستانی که در ژنوم انسان جا خوش کرده‌اند، وجود دارد؛ ازجمله اینکه آیا حضور آن‌ها مفید است و چه مکانیسمی موجب فعالیت آن‌ها می‌شود. مشاهده اینکه آیا هریک از این ژن‌ها واقعاً پروتئینی را می‌سازند، نیز مهم خواهد بود.

پاسخ دادن به این سوالات می‌تواند عملکردهای ناشناخته این ژن‌های ویروسی باستانی را آشکار کند و به پژوهشگران کمک کند تا واکنش بدن انسان به تکامل در کنار این آثار ویروسی باستانی را بهتر درک کنند.