Naukowcy z Hiszpańskiego Krajowego Centrum Badań nad Rakiem jako pierwsi na świecie opisali znaczenie wirusowego DNA dla kluczowego procesu w rozwoju człowieka, czyli nabycia przez komórki zarodka zdolności do różnicowania się w dowolny typ komórek somatycznych (proces pluripotencji). Opisane na łamach „Science Advances” odkrycie może stanowić przełom w medycynie regeneracyjnej i tworzeniu sztucznych embrionów.
Co ciekawe, co najmniej osiem, a może nawet i 10 procent ludzkiego genomu to materiał genetyczny pochodzenia wirusowego. Około 500 milionów lat temu wirusy zainfekowały prymitywne organizmy wielokomórkowe, a ich materiał genetyczny wbudował się w genom gospodarzy i utrwalił tam na zawsze. Do niedawna materiał genetyczny pochodzenia wirusowego uważano za tzw. śmieciowe DNA, jednak obecnie wiadomo już, że jego rola w rozwoju człowieka jest ogromna. Odziedziczony po wirusach materiał genetyczny umożliwia zainicjowania procesu, który następuje już kilka godzin po zapłodnieniu – różnicowania się komórek.
Wirusy a człowiek. Niezwykłe odkrycie
W rozwoju embrionalnym człowieka już w kilka godzin po zapłodnieniu dochodzi do pierwszego podziału zygoty, czyli komórki powstałej w wyniku połączenia gamety męskiej i żeńskiej. W efekcie tworzą się dwie komórki potomne, które są totipotencjalne, co oznacza, że mają zdolność do różnicowania się w dowolny rodzaj komórek i mogą stworzyć cały organizm.
Kolejny podział zygoty prowadzi do powstania czterech komórek, które nie są już toti-, a pluripotencjalne, co oznacza, że mogą różnicować się w komórki dowolnej wyspecjalizowanej tkanki ciała.
Właśnie w tym etapie rozwoju uczestniczy pradawne DNA wirusowe.
Wirusy a ewolucja człowieka
– Do niedawna uważano je za tzw. śmieciowe DNA, czyli takie, które nie pełni żadnych funkcji, a nawet może być szkodliwe – wyjaśnia jeden z autorów publikacji, Sergio De la Rosa. – Intuicyjnie sądzono, że wbudowany w genom wirus nie może oznaczać niczego dobrego. Jednak w ostatnich latach zaczynamy zdawać sobie sprawę, że te retrowirusowe sekwencje, które ewoluowały wraz z nami na przestrzeni milionów lat, sprawują bardzo ważne role, np. regulują inne geny – tłumaczy naukowiec.
Jednym z endogennych retrowirusów badanych przez naukowców z Hiszpanii był MERVL. Naukowcy ustalili, że wyznacza on tempo rozwoju zarodka, szczególnie na etapie przejścia od totipotencji do pluripotencji i reguluje odpowiadający za ten proces mechanizm.
– To zupełnie nieznana dotąd rola endogennych (powstających w organizmie -red.) retrowirusów – dodaje współautor badania Nabil Djouder w artykule „Science Advances”.