Международное исследование показало, как некоторые из древних фрагментов вирусной ДНК («отголоски» вирусных инфекций, которые внедрялись в геном человека на протяжении миллионов лет) помогают регулировать гены, контролирующие нормальное развитие и функционирование плаценты. Выяснилось, что ген EPS8L1 при сверхэкспрессии вызывает признаки преэклампсии, потенциально опасного заболевания для беременных. Исследование опубликовано в журнале Genome Biology.
Около 5% беременностей протекают с преэклампсией, которая может быть чрезвычайно опасна как для матери, так и для плода. Медикаментозной терапии не существует, а в самых серьезных случаях требуется преждевременное родоразрешение. При этом точная причина заболевания остается неясной.
Используя A100 Beast — модель глубокого обучения, разработанную доктором Амитом Панде (Dr. Amit Pande), — исследователи определили последовательности ДНК, регулирующие экспрессию генов. «Мы научили ИИ читать ДНК как язык. Нам удалось определить энхансерные области, многие из которых имеют вирусное происхождение, они стали первой подсказкой», — говорит Панде. В геномах плаценты A100 Beast выявил кластер высокоактивных энхансеров ERV3-MLT1.
Ученые проанализировали плацентарную ткань, полученную от женщин со здоровой беременностью и от пациенток с преэклампсией. Было подтверждено наличие 87 вирусных энхансеров, способствующих повышению активности девяти генов, регуляция которых обычно нарушается при преэклампсии.
Команду заинтересовал ген, который ранее не изучался, — EPS8L1. Он экспрессируется в трофобластах — важнейших клетках, формирующих внешний слой бластоцита в первые дни беременности, которые превращаются в плаценту.
Функциональные исследования показали, что при сверхэкспрессии EPS8L1 в культурах плацентарных клеток проявляются признаки преэклампсии, включая снижение способности к инвазии трофобласта, нарушение формирования кровеносных сосудов, окислительный стресс и повреждение тканей в плацентарных клетках. Однако полное отключение гена привело к гибели клеток, что свидетельствует о его необходимости для нормального функционирования.
Исследователи также выявили, что секретируемая форма белка EPS8L1 присутствует в материнской крови, а его уровни коррелируют с установленными биомаркерами преэклампсии. Это означает, что его, вероятно, можно использовать в панелях скрининга для раннего выявления заболевания. Примечательно, что экспрессия гена EPS8L1 была стабильно повышена во всех когортах, предоставивших образцы тканей.
«Это очень интересно, поскольку для максимальной эффективности биомаркера необходимо, чтобы он присутствовал у представителей разных этнических групп. Мы также обнаружили, что этот ген не связан с другими осложнениями беременности, что еще раз указывает на его потенциальную эффективность при преэклампсии», — говорит Рабия Анвар, постдокторант в Университетской сети здравоохранения (University Health network) в Торонто.
Необходимо более масштабное клиническое исследование, чтобы подтвердить возможность использования белка EPS8L1 в качестве биомаркера для выявления риска преэклампсии в первом триместре беременности.
Данная работа имеет не только медицинскую значимость: она показывает, как древние вирусы продолжают формировать биологию человека. Вирусная ДНК, которая является предметом этого исследования, попала в ДНК приматов более 100 миллионов лет назад, то есть до того, как произошел их эволюционный раскол с грызунами.
«Это напоминание о том, что нам еще многое предстоит узнать о нашем геноме и о том, как древние инфекции повлияли на то, кем мы являемся сегодня», — добавляет профессор Лоуренс Д. Херст (Laurence D. Hurst), профессор эволюционной генетики, соавтор Центра эволюции Милнера (Milner Centre for Evolution) и профессор кафедры наук о жизни в Университете Бата.
Источник: medicalxpress.com