コロラド大学ボルダー校の研究者らは、ヒトゲノムに残る古代ウイルスの残骸である内因性レトロウイルスが、がんの発症に重要な役割を果たしていることを発見した。この研究により、これらのウイルスをサイレンシングすると、腫瘍の成長を促進する遺伝子がオフになり、がん治療の効果を高めることができることがわかった。この発見は、ゲノムに埋め込まれたウイルスDNAを標的とするがん治療への新たなアプローチの可能性を切り開くものである。クレジット: SciTechDaily
内因性レトロウイルスは癌の発生に寄与しており、それを抑制することで治療の効果を高め、癌治療の新たな標的を提供することができます。
ヒトゲノム内の、生命の構成要素となる 2 万個の遺伝子の中には、数千万年前に霊長類の祖先に感染したウイルスが残した DNA の断片が隠されている。内因性レトロウイルスとして知られるこれらの古代のヒッチハイカーは、長い間、損傷を与える能力を失って不活性または「ジャンク」 DNA であると考えられてきた。
古代ウイルスが現代の健康に与える影響
最近サイエンス・アドバンス誌に掲載された研究で、コロラド大学ボルダー校の研究者らは、内因性ウイルスが再び活性化すると、がんの生存と増殖に重要な役割を果たす可能性があることを明らかにした。この研究では、特定の内因性レトロウイルスをサイレンシングすると、がん治療の有効性が向上する可能性があることも示唆されている。
「私たちの研究は、最近までごく少数の研究者しか注目していなかった古代のウイルス感染が、今日の病気に多大な影響を与えている可能性があることを示している」と、コロラド大学バイオフロンティア研究所の分子・細胞・発生生物学助教授で、論文の主任著者であるエドワード・チュオン氏は述べた。
研究著者のエド・チュオン氏（左）とアトマ・イヴァンセビッチ氏、コロラド大学ボルダー校バイオフロンティア研究所のオフィスにて。写真提供：グレン・アサカワ/コロラド大学ボルダー校
遺伝子化石と進化におけるその役割
研究によると、ヒトゲノムの約 8% は、進化上の祖先の細胞に侵入し、宿主に遺伝物質をコピーして運ぶよう誘導する内因性レトロウイルスで構成されています。時間が経つにつれて、レトロウイルスは精子、卵子、胚に侵入し、DNA を化石記録のように次の世代に焼き付け、進化を形作ってきました。
チュオンの研究は、もはや機能的なウイルスを産生することはできないが、内因性レトロウイルスは近くの遺伝子をオンにする「スイッチ」として機能できることを示している。一部のウイルスは、ヒトの進化における重要なマイルストーンである胎盤の発達に貢献した。 私たちの免疫反応 COVIDのような現代のウイルスに対して。
「これらの内因性レトロウイルスが人間の利益のために利用できるようになることを示す研究はたくさんあるが、それがどのように人間に害を及ぼす可能性があるかを示す研究はあまりない」と彼は語った。
コロラド大学ボルダー校バイオフロンティア研究所の研究室にいるゲノム生物学者のエドワード・チュオン氏。写真提供：グレン・アサカワ/コロラド大学ボルダー校
内因性レトロウイルスと癌の関連性を探る
がんにおけるその役割を探るため、チュオン氏と、同氏の研究室の研究員で第一著者のアトマ・イヴァンセビッチ氏は、公開されているデータセットから21種類のヒトがんのゲノムデータを分析した。
研究者らは、約3000万年前に一部の霊長類に感染したLTR10として知られる内因性レトロウイルスの特定の系統が、肺がんや大腸がんを含む数種類のがんにおいて驚くほど高いレベルの活性を示したことを発見した。大腸がん患者数十名の腫瘍をさらに分析したところ、患者の約3分の1でLTR10が活性であることが明らかになった。
研究チームがCRISPR遺伝子編集ツールを使って、存在する配列を切り取ったり、沈黙させたりしたところ、がんの発生と成長を促進することが知られている重要な遺伝子も消えてしまうことを発見した。
「がん細胞内でこのレトロウイルスを沈黙させると、近くの遺伝子発現も停止することが分かりました」とイヴァンセビッチ氏は言う。
エド・チュオン。写真提供：コロラド大学ボルダー校
内因性レトロウイルスと癌治療：新たな領域
マウスでの実験でも同様の結果が出た。腫瘍細胞からLTR10の「スイッチ」が除去されると、XRCC4と呼ばれる遺伝子を含む主要な癌促進遺伝子もオフになり、腫瘍を縮小させる治療がより効果的になった。
「がん細胞は、本来活性化すべきではない遺伝子を多数発現していることはわかっていますが、何がその遺伝子を活性化させるのかは誰もよくわかっていません」とチュオン氏は言う。「がん細胞を活性化させるスイッチの多くは、こうした古代のウイルスに由来することが判明しています。」
注目すべきことに、彼らが研究した内因性レトロウイルスは、多くの癌で悪影響のある再配線が行われる有名な細胞経路である MAP キナーゼ経路として知られる遺伝子のスイッチをオンにするようです。MAP キナーゼ阻害剤として知られる既存の薬剤は、部分的には内因性レトロウイルスのスイッチを無効にすることによって作用する可能性が高いと、この研究は示唆しています。
著者らは、この 1 つのレトロウイルス ファミリーだけで、この経路で 70 個もの癌関連遺伝子を制御していると指摘しています。異なる系統は、異なる癌を促進する異なる経路に影響を与える可能性があります。
チュオン氏は、加齢とともにゲノム防御が崩壊し、古代のウイルスが再び活性化して他の健康問題にも寄与するのではないかと疑っている。
「細胞内で病気がどのようにして発現するかという起源は、常に謎でした」とチュオン氏は言う。「内因性レトロウイルスがすべてではありませんが、大きな部分を占めている可能性があります。」
参考文献:「内因性レトロウイルスは、大腸がんにおける発がんシグナル伝達に反応して転写の再配線を媒介する」Atma Ivancevic、David M. Simpson、Olivia M. Joyner、Stacey M. Bagby、Lily L. Nguyen、Ben G. Bitler、Todd M. Pitts、Edward B. Chuong、2024 年 7 月 17 日、Science Advances。
DOI: 10.1126/sciadv.ado1218
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#DNAに潜む古代のウイルスが現代の癌の原因に
2024-08-04 23:46:11