Развитие человеческих эмбрионов связано с вирусной инфекцией, которой уже 500 миллионов лет

Самый ранний этап эмбрионального развития связан с вирусом, который более 500 млн лет назад смешался с ДНК предков таких сложных организмов, как люди. Недавно обнаруженная связь между этими вирусами и ростом эмбрионов имеет значение для создания искусственных эмбрионов и работы над регенеративными лекарствами, считают исследователи из испанского Национального центра исследований онкологии (Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas, или CNIO).

Генетический материал эндогенных ретровирусов, которые инфицировали самые ранние организмы на Земле, оставляя маркеры в человеческой ДНК, по оценкам, составляет 8–10% генома современного человека. «До недавнего времени эти остатки вирусов считались нежелательной ДНК, генетическим материалом, непригодным для использования или даже вредным», — говорит биолог Серхио де ла Роса из CNIO.

Благодаря экспериментам на мышах команда смогла идентифицировать ретровирусный белок под названием MERVL-gag, который помогает управлять темпами развития эмбриона всего через несколько часов после оплодотворения.

Ключевым событием, о котором идет речь, является то, что первые несколько тотипотентных клеток (способных стать любой из клеток, образующих весь организм) дают начало плюрипотентным клеткам (способным стать клетками, образующими любые ткани организма, но не плацентарную ткань).

Этот постепенный процесс специализации в эмбрионе превращает скопление клеток в кошку, морской огурец, дождевого червя или человека, и исследователи показали, как MERVL-gag влияет на ген под названием URI, который, как считается, необходим, чтобы молекулы становились плюрипотентными.

«Это совершенно новая роль эндогенных ретровирусов, — говорит Джоудер. — Мы открыли новый механизм, который объясняет, как эндогенный ретровирус напрямую контролирует факторы плюрипотентности».

Команда обнаружила высокие уровни экспрессии белка MERVL-gag в ранней фазе роста эмбриона, а затем эти уровни неуклонно снижаются по мере того, как URI начинает оказывать все большее влияние на поведение клеток. Это точный баланс между белками, генами и плюрипотентностью, результат сотен миллионов лет эволюции, и ничто из этого не было бы возможным без древнего вируса.

Этот этап развития от первых клеток до целого организма имеет огромное значение для успешного создания искусственных эмбрионов, а также для исследований, которые помогают понять проблемы, влияющие на беременность и фертильность.

«Мы начинаем понимать, что эти ретровирусы, которые эволюционировали вместе с нами в течение миллионов лет, выполняют важные функции, такие как регуляция других генов», — говорит де ла Роса.

Болезнь Альцгеймера может передаваться от человека к человеку в редких случаях. Исследователи говорят, что у нескольких людей, которые получали гормон роста человека из гипофиза умерших доноров, развилась болезнь Альцгеймера, вероятно, потому что используемые гормоны были загрязнены белками, через которые и передалась болезнь.