Новости

Остатки древних вирусных пандемий в виде последовательностей вирусной ДНК, встроенных в наши геномы, все еще активны у здоровых людей, согласно новому исследованию, опубликованному 18 октября в журнале Plos Biology.    HERVs, или эндогенные ретровирусы человека, составляют около 8% человеческого генома, оставшись после инфекций, которым подверглись предки приматов миллионы лет назад. Они стали частью человеческого генома благодаря способу репликации. Подобно современному ВИЧ, эти древние ретровирусы должны были вставлять свой генетический материал в геном хозяина, чтобы реплицироваться. Обычно такой вирусный генетический материал не передается из поколения в поколение. Но некоторые древние ретровирусы приобрели способность инфицировать зародышевые клетки, такие как яйцеклетка или сперматозоид, которые передают свою ДНК будущим поколениям. Нацеливаясь на зародышевые клетки, эти ретровирусы в течение миллионов лет встраивались в геномы предков человека, что может повлиять на то, как исследователи сегодня проверяют и тестируют заболевания.    Вирусы встраивают свои геномы в организм хозяина в виде провируса. Сегодня в организме человека насчитывается около 30 различных видов эндогенных ретровирусов человека, что составляет более 60 000 провирусов в геноме человека. Они демонстрируют долгую историю многочисленных пандемий, которым подвергалось человечество в ходе эволюции. Ученые считают, что эти вирусы когда-то широко инфицировали население, поскольку они закрепились не только в геноме человека, но и в геномах шимпанзе, горилл и других приматов.    В ходе недавно проведенного исследования ученые показали, что гены HERV активны в больных тканях, таких как опухоли, а также во время эмбрионального развития человека. Но насколько активны гены HERV в здоровых тканях, до сих пор оставалось неизвестным. Чтобы ответить на этот вопрос авторы решили сосредоточиться на одной группе HERV, известной как HML-2. Эта группа является самой последней из активных HERV, вымерших менее 5 миллионов лет назад. Даже сейчас некоторые из его провирусов в геноме человека сохраняют способность производить вирусные белки.    Исследователи изучили генетический материал в базе данных, содержащей более 14 000 образцов донорских тканей из разных частей тела. Они искали последовательности, соответствующие каждому провирусу HML-2 в геноме, и обнаружили 37 различных провирусов HML-2, которые все еще активны. Все 54 проанализированных образца тканей имели некоторые признаки активности одного или нескольких из этих провирусов. Кроме того, каждый образец ткани содержал генетический материал по крайней мере одного провируса, который все еще мог производить вирусные белки.    Тот факт, что тысячи фрагментов древних вирусов все еще существуют в геноме человека и даже могут создавать белок, привлек значительное внимание исследователей, особенно с учетом того, что родственные вирусы, активные и сегодня, могут вызывать рак молочной железы и СПИД-подобные заболевания у животных. Вопрос о том, могут ли генетические остатки эндогенных ретровирусов человека вызывать заболевания у людей, все еще находится в стадии изучения. Исследователи обнаружили вирусоподобные частицы HML-2 в раковых клетках, а присутствие генетического материала HERV в больной ткани связывают с такими заболеваниями, как болезнь Лу Герига, или боковой амиотрофический склероз, а также рассеянный склероз и даже шизофрения.    Данное исследование открывает новый угол зрения на эти данные, показывая, что гены HERV присутствуют даже в здоровых тканях. Это означает, что присутствия РНК HERV может быть недостаточно, чтобы связать вирус с заболеванием. Важно, что это также означает, что гены или белки HERV больше не могут быть хорошими мишенями для лекарственных препаратов. HERV были изучены в качестве мишени для ряда потенциальных лекарств, включая антиретровирусные препараты, антитела против рака молочных желез и Т-клеточную терапию против меланомы. При лечении, использующем гены HERV в качестве биомаркера рака, необходимо будет также учитывать их активность в здоровых тканях.    С другой стороны, данное исследование также предполагает, что HERV могут быть даже полезны для людей. Самый известный HERV, встроенный в геномы человека и животных, синцитин, - это ген, происходящий от древнего ретровируса, который играет важную роль в формировании плаценты. Беременность у всех млекопитающих зависит от производного от вируса белка, кодируемого этим геном.Аналогичным образом, мыши, кошки и овцы также нашли способ использовать эндогенные ретровирусы для защиты от первоначального древнего вируса, который их породил. Хотя эти встроенные вирусные гены не могут использовать механизмы хозяина для создания полноценного вируса, в организме циркулирует достаточное количество их поврежденных фрагментов, чтобы вмешаться в цикл репликации вируса-предка, если хозяин с ним столкнется. Ученые предполагают, что один из HERV мог играть эту защитную роль у людей миллионы лет назад. Исследование выявило еще несколько HERV, которые могли быть востребованы или кооптированы человеческим организмом гораздо позже для той же цели.    Таким образом, это исследование выявило ранее неизвестный уровень активности HERV в организме человека, что порождает новые вопросы. Нам еще многое предстоит узнать о древних вирусах, сохранившихся в геноме человека, в том числе о том, полезно ли их присутствие и какой механизм управляет их активностью. Также важно выяснить, превращаются ли какие-либо из этих генов в белки.Ответы на эти вопросы могут выявить ранее неизвестные функции этих древних вирусных генов и помочь исследователям лучше понять, как человеческий организм реагирует на эти  следы древних пандемий.

Инфекционные заболевания являются одним из самых сильных селективных давлений, определяющих эволюцию человека.    Генетический вариант, который, по-видимому, повысил способность средневековых европейцев пережить бубонную чуму много веков назад, может способствовать - хотя и в незначительной степени - развитию воспалительного заболевания, поражающего людей сегодня. Ученые исследовали ДНК, выделенную из древних останков, чтобы выявить следы, которые первая вспышка второй пандемии чумы, обычно называемой Черной смертью, оставила на иммунной системе европейцев. Эта разрушительная эпидемия пощадила тех, кто обладал вариантом гена, известного как ERAP2, в результате чего чума стала более распространенной, сообщают исследователи 19 октября в журнале Nature. Этот вариант уже известен ученым тем, что несколько повышает вероятность развития болезни Крона, при которой воспаление наносит вред пищеварительной системе.    Результаты показывают, "как эти исследования древней ДНК могут помочь понять заболевания в настоящее время", - говорит Михай Нетеа, специалист по инфекционным заболеваниям из Медицинского центра Университета Радбоуда (Нидерланды), который не принимал участия в исследовании. "И необходимость этого понимания очевидна". Бубонная чума убивала 60 % инфицированных, в древнем мире она вызывала последовательные эпидемии, самой разрушительной из которых была Черная смерть, часто датируемая 1346-1350 годами, когда, как считается, было уничтожено не менее 25 миллионов человек - около трети или более населения Европы. Не щадя людей, иммунная система которых обладает определенными характеристиками, такие патогены, как Yersinia pestis, сформировали эволюцию иммунной системы человека. Исследования позволяют выяснить, каким образом массовое распространение чумы изменило генетику иммунитета европейцев.    В последнем исследовании популяционный генетик Луис Баррейро из Чикагского университета и его коллеги собрали образцы ДНК из останков 516 жителей Лондона и Дании, умерших в период с 1000 по 1800 год, включая тех, кто был похоронен в период Черной смерти. Исследователи изучили участки ДНК на наличие генов, связанных с иммунитетом, и участки, ассоциированные с аутоиммунными и воспалительными заболеваниями. В этих регионах исследователи определили четыре участка хромосом, в которых они увидели убедительные доказательства генетических изменений, которые, по-видимому, были вызваны Черной смертью.    В ходе последующей работы было выявлено одно из таких изменений: увеличение частоты встречаемости варианта ERAP2. При инфицировании Y. pestis иммунные клетки людей с вариантом ERAP2 более эффективно уничтожали бактерии, чем клетки, не имеющие этого варианта. Исследования современных популяций связывают этот же вариант с болезнью Крона. Хотя, по расчетам исследователей, вариант ERAP2 повышал шансы выжить во время Черной смерти на 40 %, он лишь незначительно повышает риск развития болезни Крона. Для таких сложных заболеваний, как болезнь Крона, "необходимы сотни, а иногда и тысячи генетических вариантов, чтобы существенно повысить риск", - утверждает Баррейро.    Уже некоторое время исследователи в этой области предполагают, что адаптации, которые помогли нашим предкам укрепить свою иммунную систему против инфекционных заболеваний, могут способствовать чрезмерной, разрушительной аутоиммунной активности. Более ранние исследования чумы подтверждают эту идею. Генетический анализ в поисках следов исторического заболевания у современных европейцев и исследование ДНК из останков жертв чумы в Германии XVI века выявили защитные изменения против чумы, которые, как и вариант ERAP2, ассоциируются с воспалительными и аутоиммунными заболеваниями.    Аналогичным образом, новейшее открытие позволяет предположить, что генетические изменения, которые в прошлом усиливали иммунный ответ человека, позволяя ему лучше бороться с древними инфекциями, могут быть сопряжены с определенными последствиями -  защитные варианты перекрываются с аллелями, которые сегодня ассоциируются с повышенной восприимчивостью к аутоиммунным заболеваниям, предоставляя эмпирические доказательства роли прошлых пандемий в формировании современной восприимчивости к заболеваниям.