Используя секвенирование следующего поколения для изучения мест интеграции эндогенных ретровирусов человека (HERV), исследователи из Университета Кумамото (Япония) обнаружили, что эти древние ретровирусы могут подвергаться ретротранспозиции (вставка последовательности ДНК при посредничестве РНК) в индуцированные стволовые клетки (iPS-клетки).
Исследователи, чья работа опубликована в Journal of Virology, считают, что их открытие заставляет обратить внимание на возможный риск, который представляют HERVs при использовании iPS-клеток в регенеративной медицине.
Изучение древних ретровирусов, встроенных в наш геном, требует понимания того, как мы сосуществовали с вирусными угрозами на протяжении всей истории. Мы знаем, что HERV занимают примерно 8% генома человека и приобрели мутации и делеции в течение длительного времени. HERVs также экспрессируются на ранних стадиях развития эмбрионов и играют несколько физиологических ролей в развитии человека. Например, белки HERV-W и HERV-FRD Env важны для формирования плаценты, а HERV-K, как полагают, защищает клетки хозяина от экзогенной ретровирусной инфекции. Однако считается, что неконтролируемая экспрессия HERV-K также связана с различными заболеваниями, включая различные виды рака и неврологические заболевания, но детали этой связи у человека изучены недостаточно хорошо.
Поскольку в нашем геноме еще не обнаружены репликационно компетентные HERV, считается, что они происходят от вымершего (ископаемого) вируса. В своей нынешней работе авторы обнаружили, что HERV-K экспрессируется в SOX2-экспрессирующих клетках, таких как клетки эмбрионов, раковые стволовые клетки и iPS-клетки. Они также обнаружили, что некоторые HERV-K вновь интегрируются в геном хозяина в отсутствие Env, гликопротеина вирусной оболочки. Эта интеграция зависела от обратной транскриптазы, интегразы и протеазы, поэтому исследователи предположили, что HERV-K, встроенный в наш геном, на самом деле не является ископаемым вирусом, а перемещается по геному путем синтеза провирусной ДНК обратной транскрипцией.
Интересно, что когда исследователи сравнили сайты интеграции HERV-K между клетками iPS и фибробластами от одного и того же донора, они обнаружили новые сайты интеграции HERV-K в клетках iPS. Однако новые участки интеграции редко сохранялись и исчезали при длительном культивировании. HERV-K, вероятно, случайно интегрируется в геном, поэтому остается возможность того, что клетки, ретротранспонированные HERV-K, преимущественно выживают в зависимости от места интеграции.
Перемещение HERV-K по геному может вызывать рак и неврологические заболевания, изменяя профиль экспрессии генов. Исследователи считают, что риск транспозиции HERV-K в iPS-клетках невелик, но предлагают серьезно рассмотреть возможность мониторинга мест интеграции HERV-K для повышения безопасности регенеративной медицины с использованием iPS-клеток.