Древние вирусы в нашей ДНК могут вызывать деменцию

Исследователи обнаружили потенциальную связь между «эндогенными ретровирусами», присутствующими в геноме человека, и развитием нейродегенеративных заболеваний. Результаты исследования показали, что остатки древних вирусов могут влиять на распространение белковых агрегатов, обычно связанных с некоторыми деменциями.

Хотя эти ретровирусы не вызывают нейродегенерацию, они могут усугубить течение болезни. Это открытие предлагает новые потенциальные терапевтические возможности, такие как подавление экспрессии генов или нейтрализация вирусных белков.

Генетические остатки вирусов, естественно присутствующие в геноме человека, могут влиять на развитие нейродегенеративных заболеваний. К такому выводу пришли исследователи из DZNE на основе исследований клеточных культур. Об этом ученые сообщают в научном журнале Nature Communications.

По их мнению, такие «эндогенные ретровирусы» могут способствовать распространению аберрантных белковых агрегатов — признаков некоторых форм деменций — в головном мозге. Таким образом, эти вирусные реликты могут стать потенциальными мишенями для терапии.

В течение некоторого времени предполагалось, что вирусные инфекции способствуют возникновению и развитию нейродегенеративных заболеваний. Лабораторные исследования ученых DZNE теперь предполагают механизм, который, хотя и связан с вирусами, не требует инфицирования внешними патогенами. Согласно этому исследованию, виновниками будут «эндогенные ретровирусы», которые естественным образом присутствуют в геноме человека.

«В ходе эволюции в нашей ДНК накопились гены многочисленных вирусов. Большинство этих генных последовательностей мутированы и обычно неактивны», — объясняет Ина Форберг (Ina Vorberg), руководитель исследовательской группы DZNE и профессор Боннского университета (University of Bonn).

«Однако есть доказательства того, что эндогенные ретровирусы активируются при определенных условиях и способствуют развитию рака и нейродегенеративных заболеваний. Действительно, белки или другие генные продукты, полученные из таких ретровирусов, обнаруживаются в крови или тканях пациентов».

Эксперименты с тау-агрегатами

Ученые пошли по этому пути вместе с коллегами из Бонна и Мюнхена. Используя клеточные культуры, исследователи смоделировали ситуацию, при которой клетки человека производят определенные белки из оболочки эндогенных ретровирусов.

В частности, это касалось HERV-W и HERV K — оба вируса присутствуют в геноме человека, но обычно находятся в состоянии покоя. Исследования показывают, что HERV-W активируется при рассеянном склерозе, а HERV-K — при неврологическом заболевании «боковой амиотрофический склероз» (БАС) и при лобно-височной деменции (ЛВД).

Теперь команда Форберга обнаружила, что вирусные белки облегчают транспортировку так называемых агрегатов тау из клетки в клетку.

«Агрегаты тау» — это крошечные белковые скопления, которые встречаются в мозге людей, страдающих некоторыми нейродегенеративными заболеваниями, включая болезнь Альцгеймера и ЛВД.

«Конечно, условия в головном мозге намного сложнее, чем наша система клеточных моделей может их воспроизвести. Тем не менее наши эксперименты показывают, что эндогенные ретровирусы могут влиять на распространение агрегатов тау между клетками», — комментирует Форберг.

«Таким образом, эндогенные ретровирусы не будут триггерами нейродегенерации, но могут подпитывать процесс заболевания, когда он уже запущен».

Медиаторы вирусного транспорта

Текущие исследования и более ранние исследования группы Форберга предполагают, что вирусные белки служат транспортными посредниками для агрегатов тау, поскольку встраиваются в клеточную мембрану и в мембрану так называемых внеклеточных везикул: это маленькие жировые пузырьки, которые естественным образом секретируются клетками.

«Для транспорта агрегатов тау от клетки к клетке мы видим, в частности, два пути. Передача между клетками, которые находятся в непосредственном контакте, и транспорт внутри везикул, которые действуют, так сказать, как грузовые капсулы, и переходят от одной клетки к другой, чтобы в конечном итоге слиться с ней», — объяснил Форберг.

«В обоих сценариях мембраны должны раствориться. Белки оболочки вирусов могут способствовать этому процессу. Это потому, что многие вирусы приспособлены для слияния с клетками-хозяевами.

«Это происходит с помощью особых белков, которые вирусы несут на своей поверхности. Если именно эти белки включены в клеточную мембрану и мембрану внеклеточных везикул, то понятно, что тау-агрегаты затем легче распространяются».

Отправные точки для терапии

В ходе естественного процесса старения может меняться регуляция генов – в результате могут «пробуждаться» изначально «спящие» эндогенные ретровирусы. Действительно, симптомы большинства нейродегенеративных заболеваний не проявляются до пожилого возраста. Отсюда вытекают два мыслимых подхода к терапии.

«С одной стороны, можно попытаться специально подавить экспрессию генов, то есть снова инактивировать эндогенные ретровирусы. Это позволит добраться до корня проблемы», — объясняет Форберг. «Но вы также можете начать с другого места и попытаться нейтрализовать вирусные белки — например, с помощью антител».

Поиск антител

По мнению исследователей, вполне вероятно, что люди с деменцией с агрегатами тау-белка несут повышенное количество таких антител. Если бы их можно было изолировать и воспроизвести с помощью биотехнологических методов, можно было бы разработать пассивную вакцину.

Таким образом, в сотрудничестве с коллегами из DZNE в Берлине и Бонне команда Форберга решили обнаружить такие антитела у пациентов. Кроме того, ученые рассматривают противовирусные препараты. В клеточной культуре они уже обнаружили, что такие агенты действительно могут останавливать распространение белковых агрегатов.

«Это еще один подход, который мы намерены использовать», — заключает Форберг.

Авторы другого исследования утверждают, что древние вирусы помогут победить рак