Los humanos somos 8% virus: cómo el antiguo ADN viral de su genoma desempeña un papel en las enfermedades y el desarrollo humanos.

Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original, que se publicó el 18 de octubre de 2022.

Los restos de antiguas pandemias virales en forma de secuencias de ADN viral incrustadas en nuestros genomas todavía están activos en personas sanas, según una nueva investigación que mis colegas y yo publicamos recientemente.

Los HERV, o retrovirus endógenos humanos, constituyen alrededor del 8% del genoma humano y quedaron como resultado de infecciones que sufrieron los ancestros primates de la humanidad hace millones de años. Se convirtieron en parte del genoma humano debido a su forma de replicarse.

Al igual que el VIH moderno, estos antiguos retrovirus tenían que insertar su material genético en el genoma de su huésped para replicarse. Por lo general, este tipo de material genético viral no se transmite de generación en generación. Pero algunos retrovirus antiguos adquirieron la capacidad de infectar células germinales, como los óvulos o los espermatozoides, que transmiten su ADN a las generaciones futuras. Al atacar las células germinales, estos retrovirus se incorporaron a los genomas ancestrales humanos a lo largo de millones de años y pueden tener implicaciones en la forma en que los investigadores detectan y analizan enfermedades en la actualidad.

Genes virales activos en el genoma humano.

Los virus insertan sus genomas en sus huéspedes en forma de provirus. En la actualidad, existen alrededor de 30 tipos diferentes de retrovirus endógenos humanos en las personas, lo que supone más de 60.000 provirus en el genoma humano. Demuestran la larga historia de las numerosas pandemias a las que ha estado sometida la humanidad a lo largo de la evolución. Los científicos creen que estos virus alguna vez infectaron ampliamente a la población, ya que se han fijado no solo en el genoma humano sino también en los genomas de chimpancés, gorilas y otros primates.

La investigación de nuestro laboratorio y de otros ha demostrado que los genes HERV están activos en tejidos enfermos, como tumores, así como durante el desarrollo embrionario humano. Pero todavía se desconocía en gran medida qué tan activos son los genes HERV en el tejido sano.

Para responder a esta pregunta, nuestro laboratorio decidió centrarse en un grupo de HERV conocido como HML-2. Este grupo es el más reciente de los HERV y se extinguió hace menos de 5 millones de años. Incluso ahora, algunos de sus provirus dentro del genoma humano todavía conservan la capacidad de producir proteínas virales.

Examinamos el material genético en una base de datos que contiene más de 14.000 muestras de tejido donadas de todo el cuerpo. Buscamos secuencias que coincidieran con cada provirus HML-2 en el genoma y encontramos 37 provirus HML-2 diferentes que todavía estaban activos. Las 54 muestras de tejido que analizamos tenían alguna evidencia de actividad de uno o más de estos provirus. Además, cada muestra de tejido también contenía material genético de al menos un provirus que aún podría producir proteínas virales.

El papel de los HERV en la salud y las enfermedades humanas

El hecho de que todavía existan miles de fragmentos de virus antiguos en el genoma humano y que incluso puedan crear proteínas ha atraído una considerable atención por parte de los investigadores, sobre todo porque los virus relacionados todavía activos hoy en día pueden causar cáncer de mama y enfermedades similares al SIDA en animales.

Aún se está estudiando si los restos genéticos de los retrovirus endógenos humanos pueden causar enfermedades en las personas. Los investigadores han detectado partículas parecidas a virus de HML-2 en células cancerosas, y la presencia de material genético HERV en tejido enfermo se ha asociado con afecciones como la enfermedad de Lou Gehrig o la esclerosis lateral amiotrófica, así como con esclerosis múltiple e incluso esquizofrenia.

Nuestro estudio añade un nuevo ángulo a estos datos al mostrar que los genes HERV están presentes incluso en tejidos sanos. Esto significa que la presencia de ARN de HERV puede no ser suficiente para conectar el virus con una enfermedad.

Es importante destacar que también significa que es posible que los genes o proteínas de HERV ya no sean buenos objetivos para los medicamentos. Los HERV se han explorado como objetivo para una serie de fármacos potenciales, incluidos medicamentos antirretrovirales, anticuerpos para el cáncer de mama y terapias con células T para el melanoma. Los tratamientos que utilizan genes HERV como biomarcador de cáncer también deberán tener en cuenta su actividad en el tejido sano.

Por otro lado, nuestra investigación también sugiere que los HERV podrían incluso ser beneficiosos para las personas. El HERV más famoso incrustado en los genomas humanos y animales, la sincitina, es un gen derivado de un antiguo retrovirus que desempeña un papel importante en la formación de la placenta. El embarazo en todos los mamíferos depende de la proteína derivada del virus codificada en este gen.

De manera similar, ratones, gatos y ovejas también encontraron una manera de utilizar retrovirus endógenos para protegerse contra el antiguo virus original que los creó. Si bien estos genes virales incrustados son incapaces de utilizar la maquinaria de su huésped para crear un virus completo, suficientes piezas dañadas circulan en el cuerpo como para interferir con el ciclo de replicación de su virus ancestral si el huésped lo encuentra. Los científicos teorizan que un HERV pudo haber desempeñado este papel protector en las personas hace millones de años. Nuestro estudio destaca algunos HERV más que el cuerpo humano podría haber reclamado o cooptado mucho más recientemente para este mismo propósito.

Quedan incógnitas

Nuestra investigación revela un nivel de actividad de HERV en el cuerpo humano que antes se desconocía, lo que plantea tantas preguntas como respuestas.

Todavía queda mucho por aprender sobre los virus antiguos que persisten en el genoma humano, incluso si su presencia es beneficiosa y qué mecanismo impulsa su actividad. También será importante ver si alguno de estos genes realmente se convierte en proteínas.

Responder a estas preguntas podría revelar funciones previamente desconocidas de estos antiguos genes virales y ayudar a los investigadores a comprender mejor cómo reacciona el cuerpo humano a la evolución junto con estos vestigios de antiguas pandemias.

Escrito por Aidan Burn, candidato a doctorado en Genética, Universidad de Tufts.