Недавние исследования показали, что определённые участки ДНК, которые когда-то считались «мусорными», на самом деле играют важную роль в биологии рака. Эти участки, известные как эндогенные ретровирусы (ERV), могут одновременно стимулировать рост раковых клеток, активируя онкогены, и помогать в лечении рака, вызывая иммунные реакции против опухолевых клеток.
Учёные из Университета Колорадо в Боулдере отмечают, что ERV могут быть одновременно и причиной развития рака, и инструментом для его лечения. Это открытие может привести к разработке новых методов борьбы с онкологическими заболеваниями.
Эндогенные ретровирусы (ERV) — это остатки древних вирусных инфекций, которые интегрировались в геном хозяина в процессе эволюции. Они составляют примерно 5–8% генома человека.
ERV можно разделить на три основных класса в зависимости от их сходства с различными типами экзогенных (внешних) ретровирусов. Большинство ERV в настоящее время неактивны из-за накопленных мутаций, но некоторые из них всё ещё могут влиять на биологию хозяина.
ERV могут действовать как регуляторные элементы, влияя на сети экспрессии генов, которые участвуют в эмбриональном развитии и иммунной функции. В некоторых случаях белки ERV были «присвоены» для выполнения важных физиологических функций, например, белки плацентарного синцитина, происходящие из генов оболочки ERV.
Однако аномальная активация некоторых ERV связана с различными заболеваниями, такими как рак, аутоиммунные расстройства и нейродегенеративные состояния.
В последнее время исследования были сосредоточены на использовании активации ERV в терапевтических целях, особенно при лечении рака. Это достигается с помощью механизма, называемого вирусной мимикрией, который стимулирует противоопухолевые иммунные реакции.
ERV и механизм развития рака
Эндогенные ретровирусы (ERV) играют роль генетических переключателей, активируя близлежащие гены в раковых клетках. Ранее эти древние вирусные последовательности, составляющие около 8% генома человека, считались неактивными. Однако недавние исследования показали, что некоторые линии ERV, такие как LTR10, проявляют высокую активность при различных типах рака, включая рак лёгких и толстой кишки.
Когда ERV активны, они могут нарушать нормальные клеточные процессы и способствовать неконтролируемому росту клеток, что характерно для рака. Например, в трети случаев колоректального рака были обнаружены активные элементы LTR10. Реактивация этих вирусных последовательностей чаще встречается в эпителиальных опухолях и может активировать важные гены, которые, как известно, способствуют развитию и росту рака.Значение ERV в персонализированной медицине
Метастатические клетки меланомы. Способность раковых клеток перемещаться и распространяться зависит от богатых актином структур ядра, таких как подосомы (желтые), показанные здесь в клетках меланомы. Также показаны ядра клеток (синим), актин (красным) и актиновый регулятор (зеленым).
Открытие роли эндогенных ретровирусов (ERV) в биологии рака имеет значительные последствия для подходов персонализированной медицины. Понимая уникальные паттерны активации ERV у каждого человека, клиницисты могут разработать более эффективные и целенаправленные методы лечения рака. Это согласуется с целями персонализированной медицины по использованию молекулярных данных для лучшего прогнозирования, профилактики и лечения заболеваний. Однако остаются проблемы с внедрением этих знаний в клиническую практику, включая проблемы защиты данных, ясность нормативных актов и потенциальные финансовые барьеры. Кроме того, сложный характер взаимодействия ERV с раковыми путями требует передовых биоинформационных и «омических» технологий для полного использования этой информации для персонализированной терапии. По мере продвижения исследований интеграция данных ERV в стратегии персонализированной медицины может привести к созданию более точных диагностических инструментов и терапевтических вмешательств, потенциально улучшая результаты лечения пациентов при одновременном удовлетворении потребности в более целенаправленном и экономически эффективном лечении.
Исследователи из Университета Колорадо в Боулдере проанализировали геномные данные 21 типа рака человека, чтобы изучить роль эндогенных ретровирусов (ERV) в развитии рака. Их исследование, опубликованное в журнале Science Advances, было сосредоточено на линии LTR10, которая заразила приматов около 30 миллионов лет назад. Используя редактирование генов CRISPR, команда обнаружила, что подавление или удаление последовательностей LTR10 дезактивирует критические гены, способствующие развитию рака, и повышает эффективность лечения опухолей у мышей. Последовательность LTR10 содержит участки, распознаваемые AP-1, белком, участвующим в распространении рака в различных органах, а также может взаимодействовать с белками, уникальными для эпителиальных линий.
Вирусная мимикрия в терапии
Исследователи разрабатывают инновационные методы использования эндогенных ретровирусов (ERV) для лечения рака. Один из перспективных подходов, известный как вирусная мимикрия, заключается в реактивации последовательностей ERV, чтобы стимулировать иммунную систему атаковать раковые клетки.
Учёные обнаружили, что если ингибировать ферменты, обычно подавляющие активность ERV, то можно вызвать иммунный ответ, направленный на опухолевые клетки. Этот метод особенно перспективен для лечения видов рака, устойчивых к традиционной терапии, поскольку он активирует иммунную систему новым способом.
Ранние эксперименты, проведённые на клетках рака предстательной железы, показали, что этот подход может замедлить рост опухоли и повысить чувствительность раковых клеток к лечению. Однако основная задача для исследователей сейчас — разработать лекарства, которые смогут безопасно и избирательно реактивировать ERV, не вызывая серьёзных побочных эффектов.
Текст сгенерирован искусственным интеллектом.
