DNA ของไวรัสโบราณในจีโนมมนุษย์ป้องกันการติดเชื้อ

การศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าชิ้นส่วนของ DNA ของไวรัสโบราณที่เรียกว่า endogenous retroviruses ในจีโนมของหนู ไก่ แมว และแกะ ช่วยสร้างภูมิคุ้มกันต่อไวรัสสมัยใหม่ที่มีต้นกำเนิดภายนอกร่างกายโดยปิดกั้นไม่ให้เข้าสู่เซลล์เจ้าบ้าน แม้ว่าการศึกษานี้ดำเนินการกับเซลล์ของมนุษย์ในการเพาะเลี้ยงในห้องแล็บ แต่ก็แสดงให้เห็นว่าฤทธิ์ต้านไวรัสของไวรัสเรโทรไวรัสภายในร่างกายน่าจะมีอยู่ในมนุษย์เช่นกัน การวิจัยมีความสำคัญเนื่องจากการสอบถามเพิ่มเติมสามารถค้นพบกลุ่มของโปรตีนต้านไวรัสตามธรรมชาติที่นำไปสู่การรักษาโดยไม่มีผลข้างเคียงจากภูมิต้านทานผิดปกติ งานนี้เผยให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของระบบป้องกันจีโนมที่ยังไม่ได้รับการระบุ แต่อาจมีขอบเขตกว้างขวางทีเดียว Cedric Feschotte ศาสตราจารย์ด้านอณูชีววิทยาและพันธุศาสตร์ของวิทยาลัยเกษตรและวิทยาศาสตร์สิ่งมีชีวิตกล่าวว่า "ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าในจีโนมมนุษย์เรามีแหล่งโปรตีนที่มีศักยภาพในการสกัดกั้นไวรัสได้หลากหลายชนิด" จอห์น แฟรงค์, Ph.D. '20 อดีตนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาในห้องทดลองของ Feschotte และปัจจุบันเป็นนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยเยล เป็นผู้เขียนคนแรกของการศึกษานี้ ไวรัสเรโทรจากภายนอกคิดเป็นประมาณ 8% ของจีโนมมนุษย์ อย่างน้อยสี่เท่าของจำนวน DNA ที่ประกอบกันเป็นยีนที่เป็นรหัสของโปรตีน Retroviruses นำ RNA ของพวกมันเข้าสู่เซลล์โฮสต์ ซึ่งจะถูกแปลงเป็น DNA และรวมเข้ากับจีโนมของโฮสต์ จากนั้นเซลล์จะทำตามคำสั่งทางพันธุกรรมและสร้างไวรัสมากขึ้น ด้วยวิธีนี้ ไวรัสจะจี้กลไกการถอดรหัสของเซลล์เพื่อจำลองตัวเอง โดยปกติแล้ว รีโทรไวรัสจะแพร่เชื้อในเซลล์ที่ไม่ได้ส่งต่อจากรุ่นหนึ่งไปสู่รุ่นต่อไป แต่บางชนิดจะแพร่เชื้อไปยังเซลล์สืบพันธุ์ เช่น ไข่หรือสเปิร์ม ซึ่งจะเปิดประตูให้ ดีเอ็นเอ ของรีโทรไวรัสส่งผ่านจากพ่อแม่ไปยังลูกหลาน และในที่สุดก็กลายเป็นสิ่งติดตั้งถาวรใน จีโนมโฮสต์ เพื่อให้รีโทรไวรัสเข้าสู่เซลล์ โปรตีนในซองจดหมายของไวรัสจะจับกับตัวรับบนพื้นผิวเซลล์ เหมือนกับกุญแจไขกุญแจ ซองจดหมายนี้เรียกอีกอย่างว่าสไปค์โปรตีนสำหรับไวรัสบางชนิด เช่น SARS-CoV-2 ในการศึกษา Frank, Feschotte และเพื่อนร่วมงานใช้จีโนมิกส์เชิงคำนวณเพื่อสแกนจีโนมมนุษย์และจัดทำรายการลำดับการเข้ารหัสโปรตีนในซองจดหมายของรีโทรไวรัสที่อาจยังคงมีกิจกรรมการจับตัวรับ จากนั้นจึงทำการทดสอบเพิ่มเติมเพื่อตรวจหาว่ายีนใดที่ทำงานอยู่ นั่นคือการแสดงออกของผลิตภัณฑ์ยีนเรโทรไวรัสซองจดหมายในเซลล์มนุษย์เฉพาะประเภท "เราพบหลักฐานที่ชัดเจนเกี่ยวกับการแสดงออก" Feschotte กล่าว "และส่วนใหญ่แสดงออกในตัวอ่อนระยะแรกและในเซลล์สืบพันธุ์ และส่วนย่อยจะแสดงออกในเซลล์ภูมิคุ้มกันเมื่อมีการติดเชื้อ" เมื่อนักวิจัยระบุโปรตีนซองจดหมายต้านไวรัสที่แสดงออกในบริบทต่างๆ แล้ว พวกเขามุ่งความสนใจไปที่หนึ่ง Suppressyn เนื่องจากทราบกันดีว่าสามารถจับตัวรับที่เรียกว่า ASCT2 ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของเซลล์สำหรับกลุ่มไวรัสหลายชนิดที่เรียกว่า Type D retroviruses Suppressyn แสดงการแสดงออกในระดับสูงในรกและในการพัฒนาตัวอ่อนของมนุษย์ในระยะแรก จากนั้นพวกเขาทำการทดลองในเซลล์ที่มีลักษณะคล้ายรกของมนุษย์ เนื่องจากรกเป็นเป้าหมายทั่วไปของไวรัส เซลล์ได้สัมผัสกับไวรัสรีโทรไวรัสชนิด D ที่เรียกว่า RD114 ซึ่งเป็นที่ทราบกันดีว่าทำให้สายพันธุ์แมวติดเชื้อตามธรรมชาติ เช่น แมวบ้าน ในขณะที่เซลล์มนุษย์ประเภทอื่นๆ ที่ไม่แสดงอาการ Suppressyn อาจติดเชื้อได้ง่าย แต่เซลล์ต้นกำเนิดจากรกและตัวอ่อนจะไม่ติดเชื้อ เมื่อนักวิจัยทำการทดลองทำให้เซลล์รกของ Suppressyn หมดลง พวกเขาก็จะอ่อนแอต่อการติดเชื้อ RD114; เมื่อ Suppressyn ถูกนำกลับคืนสู่เซลล์ นอกจากนี้ นักวิจัยยังทำการทดลองย้อนกลับ โดยใช้เซลล์ไตของตัวอ่อนที่ปกติไวต่อ RD114 เซลล์เริ่มดื้อยาเมื่อนักวิจัยทดลองนำ Suppressyn เข้าสู่เซลล์เหล่านี้ การศึกษาแสดงให้เห็นว่าโปรตีนจากเรโทรไวรัสของมนุษย์ 1 ชนิดขัดขวางตัวรับเซลล์ที่ช่วยให้ไวรัสเข้าสู่ร่างกายและการติดเชื้อโดยรีโทรไวรัสในวงกว้างที่หมุนเวียนอยู่ในสปีชีส์ที่ไม่ใช่มนุษย์หลายชนิด ด้วยวิธีนี้ Feschotte กล่าวว่าไวรัสย้อนยุคโบราณที่รวมอยู่ในจีโนมของมนุษย์เป็นกลไกในการปกป้องตัวอ่อนที่กำลังพัฒนาจากการติดเชื้อจากไวรัสที่เกี่ยวข้อง งานในอนาคตจะสำรวจฤทธิ์ต้านไวรัสของโปรตีนที่ได้จากซองจดหมายอื่น ๆ ที่เข้ารหัสในจีโนมมนุษย์ เขากล่าว