Οι ιοί του γονιδιώματός μας!

Όταν αναφερόμαστε στους ιούς, η αρχική μας αντίδραση δεν είναι θετική, ειδικότερα τα τελευταία 2 χρόνια, που ο νέος κορωνοϊός, Sars-CoV-2, έχει προκαλέσει τρομερές αλλαγές στις ζωές όλων μας. Όμως, όταν εξετάσαμε καλύτερα το ανθρώπινο γονιδίωμα, το σύνολο δηλαδή των γονιδίων και του DNA από το οποίο αποτελούμαστε, ανακαλύψαμε πως το 8% είναι ιικής προέλευσης. Αυτό σημαίνει, ότι σε κάποια στιγμή της ιστορίας του ανθρώπινου είδους-συγκεκριμένα, πολλές φορές στο παρελθόν- κολλήσαμε έναν ιό, ο οποίος ενσωμάτωσε στο γονιδίωμά μας τα δικά του γονίδια, δίνοντας οδηγίες στα ανθρώπινα κύτταρα για την παραγωγή ιικών προϊόντων. Επιπλέον, τα κύτταρα που μολύνθηκαν τότε δεν ήταν απλά σωματικά κύτταρα, αλλά γαμετικά, δηλαδή οι αλλαγές στο γονιδίωμα κληρονομήθηκαν από την επόμενη γενιά. Αυτοί οι ιοί λέγονται ανθρώπινοι ενδογενείς ρετροϊοί (HERVs, Human Endogenous Retrovirus), και επηρεάζουν σε σημαντικό βαθμό, την λειτουργία του σώματός μας.

Με ποιον τρόπο επηρέασαν οι HERVs την εξέλιξη του ανθρώπου;

HERV-H

Ο HERV-H, είναι μια ομάδα HERVs που εντοπίζεται μόνο στα πρωτεύοντα , και επιδρά στον ανθρώπινο οργανισμό από την στιγμή της σύλληψής μας. Στα πολύ αρχικά αυτά στάδια τα κύτταρα είναι πολυδύναμα, διατηρούν την ικανότητα διαφοροποίησης τους σε κάθε κυτταρικό τύπο. Αυτά τα εμβρυικής προέλευσης αρχέγονα κύτταρα είναι ουσιαστικά αδιαφοροποίητα, και το DNA μας καθορίζει με ακρίβεια, σε ποια θέση θα μεταναστεύσει το κάθε κύτταρο, και σε ποιον κυτταρικό τύπο θα διαφοροποιηθεί, για να σχηματιστεί ο εγκέφαλος, η καρδιά και τα υπόλοιπα όργανα. O HERV-H διατηρεί τα κύτταρα στο στάδιο που είναι παντοδύναμα, λίγο περισσότερο από ότι ήταν προγραμματισμένα να μείνουν. Αυτό μπορεί να ωφελεί τον ιό, δίνοντας του περισσότερο χρόνο να μολύνει και άλλα κύτταρα. Πέραν αυτού, όταν το 2015 συγκρίναμε το γονιδίωμα του μακάκου και του ανθρώπου, είδαμε πως κάποια γονίδια είναι πανομοιότυπα. Η διαφορά ήταν πως αυτά τα γονίδια στον άνθρωπο εκφράζονταν μόνο στα πολύ αρχικά στάδια σχηματισμού του ζυγωτού. Αν ο HERV-H διατηρεί τα κύτταρα αυτά στο αρχικό στάδιο περισσότερο, αυτό σημαίνει πως τα συγκεκριμένα γονίδια εκφράζονται για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, πράγμα που πιθανόν επηρεάζει την ανάπτυξή μας. Ο ίδιος ρετροϊός, σχετίζεται με τον σχηματισμό των καρδιακών κυττάρων, και ίσως και με καρδιακές νόσους.

HERV-K και HERV-E

Ένας άλλος ρετροϊός, ο HERV-K, ‘’βοηθά’’ το έμβρυο να χτίσει το ανοσοποιητικό του σύστημα από πολύ νωρίς. Ο συγκεκριμένος ρετροϊός κωδικοποιεί την πρωτεΐνη REC, η οποία εμπλέκεται στον πολλαπλασιασμό του HERV-K, με αποτέλεσμα να παράγονται ιικά προϊόντα και πρωτεΐνες για να μολυνθούν και άλλα κύτταρα. Αυτά τα προϊόντα αναγνωρίζονται από τα εμβρυικά κύτταρα, και ενεργοποιείται μια πρωταρχική παραγωγή αντισωμάτων. Τελικά, τα εμβρυικά αυτά κύτταρα αποκτούν μια αρχική ανοσία σε ιούς, χάρη στον HERV-K. Ακόμα και η ύπαρξη αμυλάσης στο στόμα μας, ένα ένζυμο που φυσιολογικά στα θηλαστικά εντοπίζεται μόνο στο πάγκρεας, πιθανόν οφείλεται στον HERV-E.

Εμπλέκονται οι HERVs σε ασθένειες των ανθρώπων;

Επειδή οι ανθρώπινοι ενδογενείς ρετροϊoί επηρεάζουν τον οργανισμό καθ’ όλη την διάρκεια της ζωής μας, εξετάζεται και το ενδεχόμενο να ευθύνονται για κάποιες ασθένειες. Η ιολόγος Michelle Vincendeau και η ομάδα της κατάφεραν να αποδείξουν μια αρνητική επίδραση ενός ρετροϊού στον άνθρωπο. Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία  CRISPR ενεργοποίησαν μια ομάδα HERVs  σε ανθρώπινα εμβρυικά βλαστοκύτταρα τα οποία στην συνέχεια διαφοροποιήθηκαν σε νευρικά κύτταρα. Οι HERVs ενεργοποίησαν γονίδια που εμπλέκονταν στην ανάπτυξη του εγκεφάλου, και το αποτέλεσμα ήταν οι νευρώνες των ημισφαιρίων να μην αναπτυχθούν φυσιολογικά και να χάσουν πλήρως την λειτουργικότητά τους. Από την στιγμή που νευροεκφυλιστικές νόσοι σχετίζονται με την ενεργοποίηση των HERVs, η οποία μπορεί να πυροδοτηθεί από περιβαλλοντικούς παράγοντες, συγκεκριμενοποιώντας τα γονίδια που σχετίζονται με αυτά τα HERVs, μπορούμε μελλοντικά, ως θεραπεία σε αυτές τις νόσους, να σταματάμε την έκφρασή τους.

Τα δεδομένα της έρευνας αυτής δίνουν ενδείξεις σχετικά με την επίδραση των επιγενετικών μηχανισμών στον έλεγχο της έκφρασης των HERVs σε έναν υγιή εγκέφαλο. “Κουβαλάμε” μαζί μας αυτούς τους ρετροϊούς για περίπου 40-70 εκατομμύρια χρόνια. Εξελικτικά αυτό μπορεί να σημαίνει δύο πράγματα: είτε δεν επηρεάζουν καθόλου τον ανθρώπινο οργανισμό, επομένως δεν θα δαπανηθεί ‘’ενέργεια’’ για να τα αποβάλλουμε από το γονιδίωμα μας, είτε κάπου μας ωφελούν. Η τελευταία είναι σίγουρα μια ενδιαφέρουσα θεωρία.