Starożytne wirusowe DNA w ludzkim genomie powiązane z zaburzeniami psychicznymi

Około 8 proc. współczesnego genomu człowieka to pozostałości wirusowe po pradawnych infekcjach sprzed tysięcy lat. Do niedawna uważano, że te "kopalne wirusy" to po prostu śmieciowe DNA, ale okazuje się, że mogą one zwiększać ryzyko rozwoju depresji, schizofrenii i choroby afektywnej dwubiegunowej.

Wirusy atakują wszystkie komórkowe formy życia. Tak się dzieje od zamierzchłych czasów i ślad tych ataków widać w ludzkim genomie. Około 8 proc. ludzkiego DNA składa się z sekwencji retrowirusów endogennych (HERV - Human Endogenous RetroVirus), które przed tysiącami lat zainfekowały ludzi. Materiał genetyczny tych retrowirusów był przekazywany kolejnym pokoleniom i na stałe włączyły się do materiału genetycznego człowieka.

Do niedawna zakładano, że te "kopalne wirusy" to po prostu śmieciowe DNA, nie pełniące żadnej istotnej funkcji w organizmie. Jednak najnowsze badania sugerują, że niektóre z tych starożytnych sekwencji w naszym genomie zwiększają podatność na zaburzenia psychiczne, takie jak schizofrenia, choroba afektywna dwubiegunowa i zaburzenia depresyjne.

Wyniki oraz opis badań ukazał się na łamach pisma "Nature Communications" (DOI: 10.1038/s41467-024-48153-z).

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Do niedawna uważano, że większość HERV pozostaje w stanie uśpionym. W nowych badaniach naukowcy z King's College London odkryli, gdzie w naszym DNA znajdują się sekwencje tych "kopalnych wirusów", co pozwala nam lepiej zrozumieć, kiedy ulegają ekspresji i jakie mogą pełnić funkcje. Uczeni wykazali, że sekwencje wirusowe w ludzkim genomie charakteryzują się nietypowym poziomem aktywności u osób, które są obciążone genetycznie większym ryzykiem wystąpienia niektórych schorzeń psychicznych.

Jak podkreślają autorzy publikacji, badanie to jest pierwszym, które wykazało, że zestaw specyficznych genów HERV ulegających ekspresji w ludzkim mózgu przyczynia się do podatności na zaburzenia psychiczne, co stanowi krok naprzód w zrozumieniu złożonych składników genetycznych, które przyczyniają się do tych schorzeń.

- W badaniu tym zastosowano nowatorskie i solidne podejście do oceny, w jaki sposób podatność genetyczna na choroby psychiczne wywiera wpływ na ekspresję starożytnych sekwencji wirusowych obecnych we współczesnym genomie człowieka. Nasze wyniki sugerują, że te sekwencje wirusowe prawdopodobnie odgrywają ważniejszą rolę w ludzkim mózgu, niż początkowo sądzono - specyficzne profile ekspresji HERV są powiązane ze zwiększoną podatnością na niektóre zaburzenia psychiczne – powiedział Timothy Powell z King's College London, współautor badania.

Naukowcy w swoich pracach skorzystali z dużych badań genetycznych z udziałem dziesiątek tysięcy ludzi, zarówno z zaburzeniami psychicznymi, jak i bez. Wykorzystali też informacje z analiz mózgów 800 osób przekazanych do badań medycznych po sekcji zwłok.

Analizy pokazały, że niektóre obciążenia genetyczne preferencyjnie wpływają na ekspresję HERV. Naukowcy znaleźli pięć sygnatur ekspresji HERV związanych z zaburzeniami psychicznymi, w tym dwa HERV powiązane z ryzykiem rozwoju schizofrenii, jeden związany z ryzykiem rozwoju zarówno choroby afektywnej dwubiegunowej, jak i schizofrenii i jeszcze jeden związany z ryzykiem rozwoju depresji.

Za zaburzenia psychiczne odpowiada wiele genów, a sekwencje HERV to tylko część tej układanki. Chociaż dokładny wpływ tych sekwencji na komórki mózgowe i podatność danej osoby na pewne zaburzenia psychiczne wymaga dalszych badań, to ustalenia uczonych wskazują na to, że podatność genetyczna na zaburzenia psychiczne jest także wynikiem aktywności starożytnych sekwencji wirusowego DNA.

- Wiemy, że zaburzenia psychiczne mają istotny składnik genetyczny, a wiele części genomu stopniowo przyczynia się do tej podatności. W naszych pracach udało nam się zbadać części genomu odpowiadające HERV, co doprowadziło do zidentyfikowania pięciu sekwencji istotnych dla zaburzeń psychicznych. Chociaż nie jest jeszcze jasne, w jaki sposób te sekwencje wpływają na komórki mózgowe, powodując wzrost ryzyka, nasze odkrycia sugerują, że ich ekspresja jest ważna dla funkcjonowania mózgu – powiedział Rodrigo Duarte, z King's College London, pierwszy autor publikacji.

- Potrzebne są dalsze badania, aby zrozumieć dokładną funkcję większości HERV, w tym tych zidentyfikowanych w ramach naszego badania. Uważamy, że lepsze zrozumienie tych starożytnych wirusów i znanych genów odpowiedzialnych za zaburzenia psychiczne może zrewolucjonizować badania nad zdrowiem psychicznym i doprowadzić do nowych sposobów leczenia i diagnozowania tych schorzeń – podkreślił Douglas Nixon, współautor badania z Feinstein Institutes for Medical Research w USA.

Źródło: King's College London, The Conversation, fot. Darryl Leja/ Flickr/ NHGRI/ CC0