Virusurile din genele noastre: Când sunt activate, acestea afectează dezvoltarea creierului

Oamenii de știință de la Helmholtz Zentrum München (Centrul German de Cercetare pentru Sănătatea Mediului) au demonstrat că activarea retrovirusurilor endogene, parte componentă a genomului uman, afectează dezvoltarea creierului.
Retrovirusurile endogene umane (HERV) fac parte din genomul oamenilor de milioane de ani, deoarece elemente ale acestora au fost moștenite de la predecesorii care au avut infecția cu aceste virusuri. Totuși, chiar dacă fac parte din structura noastră genetică, ele și-au pierdut capacitatea de replicare și nu mai sunt infecțioase. Retrovirusurile endogene umane se găsesc de 5 ori mai frecvent în regiunile necodificatoare ale genomului, decât în cele codificatoare.

Deși aceste elemente virale au mai fost investigate în trecut, în studiile actuale, efectuate prin intermediul noilor tehnologii, s-a reușit pentru prima dată identificarea efectelor negative asupra dezvoltării creierului uman induse de activarea retrovirusurilor endogene umane.

În cadrul studiului au fost activate retrovirusuri endogene umane în celule stem embrionare umane și în celule nervoase generate (neuroni), prin intermediul tehnologiei CRISPR. Elementele virale activate au acționat asupra unor gene specifice. Prin activarea genelor unor factori clasici de dezvoltare implicați în dezvoltarea creierului, neuronii din cortexul cerebral și-au pierdut în totalitate funcția.

Aceste celule nervoase corticale au manifestat anomalii față de neuronii sănătoși din aceeași regiune a creierului, având axonii mult mai scurți și mai puțin ramificați. Astfel s-a dovedit că activarea unui grup specific de retrovirusuri endogene umane afectează dezvoltarea neuronilor din cortexul cerebral și, implicit, dezvoltarea creierului.

Aceste descoperiri pot ajuta la îmbunătățirea terapiilor pentru bolile neurodegenerative, prin intermediul dezactivării elementelor virale distincte. Studiul evidențiază faptul că mecanismele epigenetice țin elementele virale sub control, pentru dezvoltarea sănătoasă a creierului.

Retrovirusurile endogene distincte pot fi activate de către factori de mediu (virusuri, bacterii și lumină UV). Bolile neurodegenerative sunt asociate în mod frecvent cu activarea mai multor grupuri de retrovirusuri endogene umane.

„Am purtat aceste elemente timp de aproximativ 40 până la 70 de milioane de ani. Presupunem că prezența lor este relevantă pentru procesele noastre naturale, altfel nu le-am fi reținut atât de mult timp pe parcursul evoluției”, a spus virusoloaga Michelle Vincendeau despre importanța retrovirusurilor endogene umane.

Pe viitor, cercetătorii de la Helmholtz Zentrum München, conduși de Michelle Vincendeau, vor studia impactul dezactivării retrovirusurilor endogene umane în neuroni patologici și identificarea de noi roluri funcționale ale acestor elemente virale.

sursa: Science Daily
foto: ©Helmholtz Zentrum München / Michelle Vincendeau
Stânga neuroni sănătoși, dreapta neuroni după activarea HERV-K(HML-2). Neuronii din dreapta și-au pierdut funcția și au un fenotip diferit.