Следы вирусов возрастом в миллионы лет — новый ключ к лечению рака

Древний вирус, заражавший наших предков миллионы лет назад, возможно, и сегодня помогает запускать рак. Работа, опубликованная 17 июля 2024 года в Science Advances, показывает, что эти вирусные остатки всё ещё находятся в нашей ДНК и могут открыть путь к более эффективному лечению рака с меньшим числом побочных эффектов.

Почему исследование важно?

Панонкологический эпигеномный анализ и другие генетические методы нового поколения позволяют лучше понять влияние древних ретровирусных последовательностей.

Ранее считалось, что «эндогенные ретровирусы» (endogenous retroviruses) не имеют биологических функций, но на самом деле они регулируют гены, позволяя некоторым из них включаться и выключаться.

Исследования последних лет предполагают, что эти вирусные остатки могут участвовать в развитии заболеваний, в том числе рака.

Подробности исследования

Методы и результаты

Старший автор Edward Chuong, геномный биолог из Университета Колорадо в Боулдере, отмечает: большинство исследований выясняет, кодируют ли эндогенные ретровирусы белки. Однако древние вирусные последовательности обычно их не кодируют. Chuong с командой использовали данные эпигеномного анализа, чтобы выяснить, участвуют ли эти остатки в регуляции генов и способствуют ли раку. Атлас генома рака содержит картированные данные 21 вида рака; изучив их, исследователи выявили 19 последовательностей ДНК вирусного происхождения, способных вызывать рак.

Эпигенетика изучает регуляцию экспрессии генов — их включения и выключения — без изменения последовательности ДНК. Такая регуляция осуществляется через химические изменения, например метилирование ДНК и модификации гистонов, и влияет на использование генетической информации.

Эпигеномный анализ— метод систематического исследования эпигенетических изменений во всём геноме организма. Он позволяет картировать влияющие на экспрессию генов эпигенетические метки и понимать их функции.

LTR10 и рак

Ключевая последовательность ДНК: LTR10

Исследователи сосредоточились на последовательности LTR10, поскольку она была высокоактивна при нескольких опухолях, включая рак лёгкого и колоректальный рак. Этот фрагмент ДНК попал в геном наших предков 30 миллионов лет назад и активен в трети колоректальных опухолей. Технология редактирования генов CRISPR позволила команде Chuong выключить LTR10, что снизило активность расположенных рядом генов, стимулируемых раком.

Лечение и следующие шаги

Ингибиторы MAP-киназы и таргетная терапия

Исследование также определило, что LTR10 способствует раку под влиянием митоген-активируемой протеинкиназы (MAP), чрезмерно активной примерно в 40% опухолей человека. Некоторые существующие противоопухолевые препараты уже направлены на MAP-киназу. Новые результаты могут помочь создать более прицельную терапию или оптимизировать существующее лечение.

Но для применения результатов у реальных пациентов нужны дополнительные лабораторные исследования, испытания на людях и несколько лет. Технология эпигеномного редактирования CRISPR ещё разрабатывается для клинического использования, поэтому до прямого воздействия на эти элементы в качестве лечения остаётся как минимум 5 лет.

*

Дополнительное чтение: компоненты ДНК человека

Диаграмма ниже показывает, из каких элементов состоит наш геном, в процентах.

• Гены (1-2%): Кодирующие белки последовательности ДНК. Геном человека содержит примерно от 20 до 25 тысяч генов. Они расположены среди примерно 6 миллиардов пар нуклеотидов нашего генома и кодируют различные белки организма. Большая часть генома находится вне генов; эти участки участвуют в регуляции генов и других биологических функциях. 
• Транспозоны (45%): Последовательности ДНК, перемещающиеся и размножающиеся в геноме. В группу входят ретротранспозоны (8,3%), LINE (20,4%) и SINE (13,1%).
• Эндогенные ретровирусы (ERV) (8%): Фрагменты ДНК, оставшиеся от древних вирусных инфекций и способные влиять на экспрессию генов.
• Псевдогены (1,2%): Гены, утратившие функцию или неполные.
• Повторяющиеся последовательности (3%): Теломеры и другие короткие повторяющиеся последовательности ДНК.
• Прочее (40%): Интроны, регуляторные элементы и другая некодирующая ДНК.