Bugün öğrendim ki: İnsan DNA'sının %8'i virüslerden oluşur.
Yeni yayımladığımız araştırmaya göre, genomlarımıza gömülü viral DNA dizileri şeklindeki antik viral pandemilerin kalıntıları, sağlıklı insanlarda hala aktif durumdadır.
İnsan endojen retrovirüsleri olan HERV'ler, milyonlarca yıl önce insan primat atalarının geçirdiği enfeksiyonların bir sonucu olarak geride kalmış ve insan genomunun yaklaşık %8'ini oluşturur. Replike olma şekilleri nedeniyle insan genomunun bir parçası haline geldiler.
Modern HIV gibi, bu antik retrovirüsler de replike olmak için genetik materyallerini konağın genomuna yerleştirmek zorundaydı. Genellikle bu tür viral genetik materyal nesilden nesile aktarılmaz. Ancak bazı antik retrovirüsler, DNA'larını gelecek nesillere aktaran yumurta veya sperm gibi germ hücrelerine bulaşma yeteneği kazandı. Germ hücrelerini hedef alarak, bu retrovirüsler milyonlarca yıl boyunca insan atalarının genomlarına dahil oldular ve araştırmacıların günümüzde hastalıkları tarama ve test etme biçimleri üzerinde etkileri olabilir.
İnsan genomundaki aktif viral genler
Virüsler, genomlarını konakçılarına bir provirüs şeklinde yerleştirirler. Günümüzde insanlarda yaklaşık 30 farklı türde insan endojen retrovirüsü bulunmaktadır ve bu, insan genomunda 60.000'den fazla provirüse karşılık gelir. Bunlar, insanlığın evrim boyunca maruz kaldığı pek çok pandeminin uzun tarihini göstermektedir. Bilim insanları, bu virüslerin sadece insan genomunda değil, aynı zamanda şempanze, goril ve diğer primat genomlarında da sabitlenmiş olması nedeniyle bir zamanlar popülasyonda yaygın olarak enfeksiyonlara neden olduğunu düşünmektedir.
Laboratuvarımızdan ve diğerlerinden gelen araştırmalar, HERV genlerinin tümörler gibi hastalıklı dokularda olduğu kadar insan embriyonik gelişimi sırasında da aktif olduğunu göstermiştir. Ancak HERV genlerinin sağlıklı dokuda ne kadar aktif olduğu büyük ölçüde bilinmiyordu.
Bu soruyu yanıtlamak için laboratuvarımız, HML-2 olarak bilinen bir HERV grubuna odaklanmaya karar verdi. Bu grup, 5 milyondan kısa bir süre önce yok olmuş, HERV'lerin en son aktif olan grubudur. Hatta günümüzde bile insan genomundaki bazı provirüsleri hala viral proteinler üretme yeteneğini korumaktadır.
Vücudun her yerinden bağışlanan 14.000'den fazla doku örneğini içeren bir veritabanındaki genetik materyali inceledik. Genomdaki HML-2 provirüslerinden her biriyle eşleşen dizileri aradık ve hala aktif olan 37 farklı HML-2 provirüsü bulduk. Analiz ettiğimiz 54 doku örneğinin tamamında, bu provirüslerden biri veya daha fazlasının aktivitesine dair kanıtlar vardı. Dahası, her doku örneği aynı zamanda hala viral proteinler üretebilen en az bir provirüse ait genetik materyal içeriyordu.
HERV'lerin insan sağlığı ve hastalığındaki rolü
Antik virüslerin binlerce parçasının hala insan genomunda bulunması ve hatta protein üretebilmesi gerçeği, özellikle günümüzde hala aktif olan ilgili virüslerin hayvanlarda meme kanserine ve AIDS benzeri hastalıklara neden olabilmesi nedeniyle araştırmacılardan önemli ölçüde ilgi görmüştür.
İnsan endojen retrovirüslerinin genetik kalıntılarının insanlarda hastalığa neden olup olamayacağı hala araştırılmaktadır. Araştırmacılar, kanser hücrelerinde HML-2'den kaynaklanan virüs benzeri parçacıklar tespit etmişlerdir ve hastalıklı dokudaki HERV genetik materyalinin varlığı, Lou Gehrig hastalığı veya amiyotrofik lateral sklerozun yanı sıra multipl skleroz ve hatta şizofreni gibi durumlarla ilişkilendirilmiştir.
Çalışmamız, HERV genlerinin sağlıklı dokuda bile bulunduğunu göstererek bu veriye yeni bir açı eklemektedir. Bu, HERV RNA'sının varlığının virüsü bir hastalığa bağlamak için yeterli olmayabileceği anlamına gelir.
Daha da önemlisi, bu aynı zamanda HERV genlerinin veya proteinlerinin artık ilaçlar için iyi hedefler olmayabileceği anlamına da gelir. HERV'ler, retroviral ilaçlar, meme kanseri için antikorlar ve melanom için T hücre tedavileri de dahil olmak üzere bir dizi potansiyel ilaç için bir hedef olarak araştırılmıştır. Bir kanser biyobelirteci olarak HERV genlerini kullanan tedavilerin, sağlıklı dokudaki aktivitelerini de dikkate alması gerekecektir.
Öte yandan, araştırmamız HERV'lerin insanlar için faydalı olabileceğini de öne sürüyor. İnsan ve hayvan genomlarına gömülü en ünlü HERV olan sinsitin, plasentanın oluşumunda önemli bir rol oynayan antik bir retrovirüsten türemiş bir gendir. Tüm memelilerdeki gebelik, bu gen tarafından kodlanan virüs türevi proteine bağlıdır.
Benzer şekilde, fareler, kediler ve koyunlar da kendilerini yaratan orijinal antik virüse karşı kendilerini korumak için endojen retrovirüsleri kullanmanın bir yolunu buldular. Bu gömülü viral genler, konağın makinesini tam bir virüs oluşturmak için kullanamasa da, konağın atalarının virüsüyle karşılaştığında replikasyon döngüsünü bozmak için hasar görmüş parçalarının yeterli bir kısmı vücutta dolaşır. Bilim insanları, milyonlarca yıl önce insanlarda bu koruyucu rolü bir HERV'nin oynamış olabileceğini teorize ediyor. Çalışmamız, insan vücudunun bu amaçla çok daha yakın zamanda talep etmiş veya ele geçirmiş olabileceği birkaç HERV'ye daha dikkat çekiyor.
Bilinmeyenler devam ediyor
Araştırmamız, insan vücudundaki daha önce bilinmeyen bir seviyede HERV aktivitesini ortaya çıkarmakta ve cevapladığı kadar çok soru ortaya çıkarmaktadır.
İnsan genomunda kalan antik virüsler hakkında hala öğrenilecek çok şey var, varlıklarının faydalı olup olmadığı ve aktivitesini neyin yönlendirdiği dahil. Bu genlerden herhangi birinin gerçekten proteine dönüştürülüp dönüştürülmediğini görmek de önemli olacaktır.
Bu soruların yanıtlanması, bu antik viral genler için daha önce bilinmeyen işlevleri ortaya çıkarabilir ve araştırmacıların insan vücudunun bu antik pandemilerin kalıntıları eşliğinde evrime nasıl tepki verdiğini daha iyi anlamalarına yardımcı olabilir.