Drevni ostaci virusa u ljudskom genomu se aktiviraju tokom trudnoće i nakon značajnog krvarenja kako bi se povećala proizvodnja krvnih zrnaca, što je važan korak ka definisanju svrhe „smeće DNK“ kod ljudi, prema istraživanju Instituta za istraživanje dečijeg medicinskog centra na UT Southvestern (CRI) objavljeno u časopisu Nauka.
Šon J. Morison, dr., direktor CRI-a i istraživač Medicinskog instituta Hauarda Hjuza, i prvi autor Džulija Phan, dr., krenuli su da otkriju kako se hematopoetske ili krvotvorne matične ćelije — koje se obično dele retko – aktiviraju se tokom trudnoće i nakon gubitka krvi.
Kada su uporedili aktivirane gene u matičnim ćelijama trudnih i netrudnih miševa, otkrili su da su se retrotranspozoni uključili u matičnim ćelijama trudnih miševa.
Retrotranspozoni su drevne sekvence virusnih gena koje su sada trajno deo našeg genoma i ponekad se nazivaju „smećem DNK“ jer ne kodiraju proteine koji doprinose ćelijskoj funkciji. Oni koriste enzim koji se zove reverzna transkriptaza, baš kao i virus ljudske imunodeficijencije (HIV), da se repliciraju.
Ljudi su razvili mehanizme da retrotranspozone drže isključenima većinu vremena, jer retrotranspozoni imaju sposobnost da oštete DNK kada se repliciraju i ponovo umetnu u druge delove genoma.
„To je suprotno od onoga što smo očekivali. Ako ikada bude vremena da se zaštiti integritet genoma i izbegnu mutacije, to bi bilo tokom trudnoće“, rekao je dr Morison.
„Postoje stotine ovih retrotranspozonskih sekvenci u našem genomu. Zašto ih ne bismo trajno deaktivirali, kao što su to učinile neke vrste? Mora da imaju neku adaptivnu vrednost za nas.“
Dr. Morison i Phan su koristili lekove koji inhibiraju reverznu transkriptazu, koji se obično koriste za suzbijanje replikacije HIV-a kod pacijenata, da inhibiraju replikaciju retrotransposona kod miševa. Ovi lekovi nisu promenili proizvodnju krvnih zrnaca kod normalnih miševa, ali su blokirali povećanje krvotvornih matičnih ćelija i proizvodnju crvenih krvnih zrnaca tokom trudnoće, što je dovelo do anemije.
Dok su istraživači dalje istraživali mehanizme koji aktiviraju proizvodnju krvnih ćelija, otkrili su da retrotranspozone detektuju imuni senzori, cGAS i STING. Ovi senzori indukuju proizvodnju interferona nakon virusne infekcije ili replikacije retrotranspozona.
„Mislili smo da bi interferon mogao da izazove uništavanje matičnih ćelija od strane imunološkog sistema. Ali otkrili smo da su retrotranspozoni uključili dovoljno interferona da aktiviraju proizvodnju krvnih zrnaca“, rekao je dr Phan, bivši diplomirani student u Morison laboratoriji CRI.
Kada je dr. Phan i Morrison su inhibirali cGAS, STING ili interferon, bilo je malo ili nimalo efekta na matične ćelije ili proizvodnju krvnih ćelija kod normalnih miševa. Ali kod trudnih miševa, ovo je blokiralo povećanje broja matičnih ćelija i proizvodnju krvnih zrnaca, što je dovelo do anemije.
Dr Phan je izvršio slične analize na uzorcima krvi od trudnica, uključujući tri osobe koje su lečene inhibitorima reverzne transkriptaze, u saradnji sa bivšim postdoktorskim saradnikom Morison Lab-a Alpaslanom Tasdoganom, MD, Ph.D., sada profesorom dermatologije u Univerzitetskoj bolnici u Esenu u Nemačkoj. Zajedno su otkrili da se retrotranspozoni i interferon takođe aktiviraju u ljudskim krvotvornim matičnim ćelijama tokom trudnoće, pored toga što su neophodni da bi se izbegla anemija.
„Izuzetno smo uzbuđeni što je ono što su dr Morison i dr Fan otkrili kod miševa tačno i kod ljudi. Ovi uvidi nam pomažu da razumemo neke od osnovnih mehanizama koji doprinose anemiji tokom trudnoće“, rekao je dr Tasdogan. „Naš sledeći korak je da pokrenemo kliničko ispitivanje kako bismo produbili naše razumevanje kako retrotranspozoni funkcionišu kod pacijenata.
Ovo istraživanje se zasniva na prethodnom otkriću Morisonove laboratorije da estrogen doprinosi aktivaciji krvotvornih matičnih ćelija tokom trudnoće.
„Ovaj rad menja način na koji razmišljamo o mehanizmima koji regulišu regeneraciju tkiva. Do sada smo to pokazali samo u sistemu za formiranje krvi, ali spekulišemo da druge vrste matičnih ćelija takođe kooptiraju retrotranspozone i imunološke senzore da aktiviraju matične ćelije tokom regeneracije tkiva“, rekao je dr Morison.
