I resti di antiche pandemie virali sotto forma di sequenze di DNA virale incorporate nei nostri genomi sono ancora attivi nelle persone sane, secondo una nuova ricerca che io e i miei colleghi abbiamo recentemente pubblicato.
Gli HERV, o retrovirus endogeni umani, costituiscono circa l’8% del genoma umano, lasciato a causa delle infezioni che gli antenati dei primati dell’umanita hanno subito milioni di anni fa. Sono diventati parte del genoma umano grazie a come si replicano.
Come l’HIV moderno, questi antichi retrovirus hanno dovuto inserire il loro materiale genetico nel genoma del loro ospite per replicarsi. Di solito questo tipo di materiale genetico virale non viene tramandato di generazione in generazione. Ma alcuni antichi retrovirus hanno acquisito la capacita di infettare le cellule germinali, come l’uovo o lo sperma, che trasmettono il loro DNA alle generazioni future. Prendendo di mira le cellule germinali, questi retrovirus sono stati incorporati nei genomi ancestrali umani nel corso di milioni di anni e potrebbero avere implicazioni sul modo in cui i ricercatori esaminano e testano le malattie oggi.
Geni virali attivi nel genoma umano
I virus inseriscono i loro genomi nei loro ospiti sotto forma di provirus. Ci sono circa 30 diversi tipi di retrovirus endogeni umani nelle persone oggi, per un totale di oltre 60.000 provirus nel genoma umano. Dimostrano la lunga storia delle numerose pandemie a cui l’umanita e stata sottoposta nel corso dell’evoluzione. Gli scienziati ritengono che questi virus una volta abbiano infettato ampiamente la popolazione, poiche si sono fissati non solo nel genoma umano ma anche nel genoma di scimpanze, gorilla e altri primati.
La ricerca del nostro laboratorio e di altri ha dimostrato che i geni HERV sono attivi nei tessuti malati, come i tumori, nonche durante lo sviluppo embrionale umano. Ma quanto fossero attivi i geni HERV nei tessuti sani era ancora in gran parte sconosciuto.
Per rispondere a questa domanda, il nostro laboratorio ha deciso di concentrarsi su un gruppo di HERV noto come HML-2. Questo gruppo e l’ultimo attivo degli HERV, essendosi estinto meno di 5 milioni di anni fa. Anche ora, alcuni dei suoi provirus all’interno del genoma umano conservano ancora la capacita di produrre proteine ​​virali.
Abbiamo esaminato il materiale genetico in un database contenente oltre 14.000 campioni di tessuto donati da tutto il corpo. Abbiamo cercato sequenze che corrispondessero a ciascun provirus HML-2 nel genoma e abbiamo trovato 37 diversi provirus HML-2 che erano ancora attivi. Tutti i 54 campioni di tessuto che abbiamo analizzato avevano qualche evidenza di attivita di uno o piu di questi provirus. Inoltre, ogni campione di tessuto conteneva anche materiale genetico di almeno un provirus che poteva ancora produrre proteine ​​virali.
Il ruolo degli HERV nella salute umana e nelle malattie
Il fatto che migliaia di frammenti di virus antichi esistano ancora nel genoma umano e possano persino creare proteine ​​ha attirato una notevole attenzione da parte dei ricercatori, in particolare perche i virus correlati ancora attivi oggi possono causare il cancro al seno e malattie simili all’AIDS negli animali.
E ancora allo studio se i resti genetici dei retrovirus endogeni umani possano causare malattie nelle persone. I ricercatori hanno individuato particelle simili a virus dell’HML-2 nelle cellule tumorali e la presenza di materiale genetico HERV nel tessuto malato e stata associata a condizioni come la malattia di Lou Gehrig o la sclerosi laterale amiotrofica, nonche la sclerosi multipla e persino la schizofrenia.
Il nostro studio aggiunge una nuova prospettiva a questi dati, mostrando che i geni HERV sono presenti anche nei tessuti sani. Cio significa che la presenza di HERV RNA potrebbe non essere sufficiente per collegare il virus a una malattia.
E importante sottolineare che significa anche che i geni o le proteine ​​HERV potrebbero non essere piu buoni bersagli per i farmaci. Gli HERV sono stati esplorati come bersaglio per una serie di potenziali farmaci, inclusi farmaci antiretrovirali, anticorpi per il cancro al seno e terapie a cellule T per il melanoma. I trattamenti che utilizzano i geni HERV come biomarcatori del cancro dovranno anche tenere conto della loro attivita nei tessuti sani.
D’altra parte, la nostra ricerca suggerisce anche che gli HERV potrebbero anche essere utili per le persone. Il piu famoso HERV incorporato nei genomi umani e animali, la sincitina, e un gene derivato da un antico retrovirus che svolge un ruolo importante nella formazione della placenta. La gravidanza in tutti i mammiferi dipende dalla proteina derivata dal virus codificata in questo gene.
Allo stesso modo, anche topi, gatti e pecore hanno trovato un modo per utilizzare i retrovirus endogeni per proteggersi dall’antico virus originale che li ha creati. Sebbene questi geni virali incorporati non siano in grado di utilizzare i macchinari del loro ospite per creare un virus completo, una quantita sufficiente dei loro pezzi danneggiati circola nel corpo per interferire con il ciclo di replicazione del loro virus ancestrale se l’ospite lo incontra. Gli scienziati teorizzano che un HERV potrebbe aver svolto questo ruolo protettivo nelle persone milioni di anni fa. Il nostro studio mette in evidenza alcuni altri HERV che avrebbero potuto essere rivendicati o cooptati dal corpo umano molto piu recentemente per questo stesso scopo.
Restano le incognite
La nostra ricerca rivela un livello di attivita di HERV nel corpo umano che prima era sconosciuto, sollevando tante domande quante risposte.
C’e ancora molto da imparare sugli antichi virus che indugiano nel genoma umano, compreso se la loro presenza e benefica e quale meccanismo guida la loro attivita. Sara importante anche vedere se qualcuno di questi geni viene effettivamente trasformato in proteine.
Rispondere a queste domande potrebbe rivelare funzioni precedentemente sconosciute per questi antichi geni virali e aiutare meglio i ricercatori a capire come il corpo umano reagisce all’evoluzione insieme a queste vestigia di antiche pandemie.
