古代病毒DNA在人类疾病和发育中发挥作用

R根据我和我的同事最近发表的一项新研究，以嵌入我们基因组的病毒DNA序列形式存在的古代病毒大流行的残余物在健康人群中仍然活跃。

HERV或人类内源性逆转录病毒约占人类基因组的8%，是数百万年前人类灵长类动物祖先遭受感染后遗留下来的病毒。由于它们的复制方式，它们成为了人类基因组的一部分。

与现代HIV一样，这些古老的逆转录病毒必须将其遗传物质插入宿主的基因组才能进行复制。通常这种病毒遗传物质不会代代相传。但是一些古老的逆转录病毒获得了感染生殖细胞的能力，例如卵子或精子，这些细胞确实将它们的DNA传给了后代。通过以生殖细胞为目标，这些逆转录病毒在数百万年的时间里被整合到人类祖先的基因组中，并且可能对当今研究人员筛选和测试疾病的方式产生影响。

病毒以原病毒的形式将它们的基因组插入宿主。当今人类体内大约有30种不同的人类内源性逆转录病毒，相当于人类基因组中的60,000多种原病毒。它们展示了人类在进化过程中遭受的许多流行病的悠久历史。科学家们认为这些病毒曾经广泛感染人群，因为它们不仅固定在人类基因组中，而且固定在黑猩猩、大猩猩和其他灵长类动物的基因组中。

我们实验室和其他实验室的研究表明，HERV基因在患病组织(例如肿瘤)以及人类胚胎发育过程中都很活跃。但HERV基因在健康组织中的活跃程度在很大程度上仍是未知数。

为了回答这个问题，我们的实验室决定专注于一组称为HML-2的HERV。这个群体是HERV中最近活跃的，不到500万年前就已经灭绝。即使是现在，人类基因组中的一些原病毒仍然保留了制造病毒蛋白的能力。

我们检查了数据库中的遗传物质，该数据库包含来自全身各处的14,000多个捐赠组织样本。我们寻找与基因组中每个HML-2原病毒相匹配的序列，发现37种不同的HML-2原病毒仍然活跃。我们分析的所有54个组织样本都有一些证据表明这些原病毒中的一种或多种具有活性。此外，每个组织样本还包含来自至少一种仍可产生病毒蛋白的原病毒的遗传物质。

事实上，人类基因组中仍然存在数千种古老病毒，甚至可以产生蛋白质，这一事实引起了研究人员的极大关注，特别是因为至今仍然活跃的相关病毒可以导致动物患乳腺癌和类似艾滋病的疾病。

人类内源性逆转录病毒的遗传残余是否会导致人类疾病仍在研究中。研究人员在癌细胞中发现了来自HML-2的病毒样颗粒，并且病变组织中HERV遗传物质的存在与卢伽雷氏病或肌萎缩侧索硬化症以及多发性硬化症甚至精神分裂症等疾病有关。

我们的研究通过显示HERV基因甚至存在于健康组织中，为该数据增加了一个新的角度。这意味着HERVRNA的存在可能不足以将病毒与疾病联系起来。

重要的是，这也意味着HERV基因或蛋白质可能不再是药物的良好靶标。HERV已被探索作为许多潜在药物的靶标，包括抗逆转录病毒药物、乳腺癌抗体和黑色素瘤的T细胞疗法。使用HERV基因作为癌症生物标志物的治疗还需要考虑它们在健康组织中的活性。

另一方面，我们的研究还表明HERV甚至可能对人类有益。嵌入人类和动物基因组中最著名的HERV合胞素是一种源自古老逆转录病毒的基因，在胎盘的形成中起着重要作用。所有哺乳动物的怀孕都依赖于该基因编码的病毒衍生蛋白。

同样，老鼠、猫和羊也找到了一种方法，可以利用内源性逆转录病毒来保护自己免受创造它们的原始古老病毒的侵害。虽然这些嵌入的病毒基因无法利用宿主的机器来制造完整的病毒，但如果宿主遇到它们，足够多的受损片段会在体内循环，从而干扰其祖先病毒的复制周期。科学家推测，一种HERV可能在数百万年前就对人类发挥了这种保护作用。我们的研究强调了更多的HERV，这些HERV最近可能被人体用于相同的目的。

我们的研究揭示了人体中以前未知的HERV活性水平，提出的问题与它回答的问题一样多。

关于存在于人类基因组中的古老病毒，还有很多东西需要了解，包括它们的存在是否有益以及驱动它们活动的机制。看看这些基因中的任何一个是否真的被制成蛋白质也很重要。

回答这些问题可以揭示这些古代病毒基因以前未知的功能，并更好地帮助研究人员了解人体如何对进化以及这些古代流行病的遗迹做出反应。对话