Antichi virus nascosti nel tuo DNA alimentano i tumori di oggi

I ricercatori di CU Boulder hanno scoperto che i retrovirus endogeni, resti di antichi virus nel genoma umano, svolgono un ruolo significativo nello sviluppo del cancro. Il loro studio ha scoperto che il silenziamento di questi virus può migliorare l'efficacia dei trattamenti contro il cancro spegnendo i geni che promuovono la crescita dei tumori. Questa scoperta apre nuove potenziali approcci alla terapia del cancro mirando al DNA virale incorporato nel nostro genoma. Credito: SciTechDaily

I retrovirus endogeni contribuiscono allo sviluppo del cancro e il loro silenziamento può rendere i trattamenti più efficaci, offrendo un nuovo obiettivo per le terapie contro il cancro.

Nascosti nel genoma umano, tra i 20.000 geni che servono come mattoni della vita, ci sono frammenti di DNA lasciati dai virus che hanno infettato gli antenati primati decine di milioni di anni fa. Questi antichi parassiti, noti come retrovirus endogeni, erano a lungo considerati inerti o DNA "spazzatura", privi di capacità di arrecare danni.

In uno studio recentemente pubblicato sulla rivista Science Advances, i ricercatori di CU Boulder rivelano che quando i virus endogeni vengono risvegliati, possono svolgere un ruolo critico nell'aiutare il cancro a sopravvivere e prosperare. Lo studio suggerisce inoltre che il silenziamento di certi retrovirus endogeni può migliorare l'efficacia dei trattamenti contro il cancro.

"Il nostro studio mostra che le malattie di oggi possono essere significativamente influenzate da queste antiche infezioni virali a cui fino a poco tempo fa pochissimi ricercatori prestavano attenzione", ha detto l'autore senior Edward Chuong, professore assistente di biologia molecolare, cellulare e dello sviluppo presso il BioFrontiers Institute di CU.

Gli autori dello studio Ed Chuong, a sinistra, e Atma Ivancevic nel loro ufficio presso il BioFrontiers Institute di CU Boulder. Credito: Glenn Asakawa/CU Boulder

La ricerca indica che circa l'8% del genoma umano è costituito da retrovirus endogeni che si sono infiltrati nelle cellule dei nostri antenati evolutivi, convincendo i loro ospiti a copiare e trasportare il loro materiale genetico. Nel tempo, si sono infiltrati in spermatozoi, uova e embrioni, incastonando il loro DNA come un reperto fossile nelle generazioni future, plasmando l'evoluzione lungo il cammino.

Sebbene non possano più produrre virus funzionali, la ricerca di Chuong ha dimostrato che i retrovirus endogeni possono agire come "interruttori" che attivano geni vicini. Alcuni di essi hanno contribuito allo sviluppo della placenta, un traguardo critico nell'evoluzione umana, oltre che alla nostra risposta immunitaria ai virus moderni come il COVID.

"Ci sono stati molti lavori che dimostrano che questi retrovirus endogeni possono essere addomesticati a nostro vantaggio, ma non molti che mostrano come potrebbero farci del male", ha dichiarato Chuong.

Il biologo genomista Edward Chuong nel suo laboratorio presso il BioFrontiers Institute di CU Boulder. Credito: Glenn Asakawa/CU Boulder

Per esplorare il loro ruolo nel cancro, Chuong e il primo autore Atma Ivancevic, ricercatore nel suo laboratorio, hanno analizzato dati genomici di 21 tipi di cancro umano provenienti da set di dati pubblici.

Hanno scoperto che una specifica linea di retrovirus endogeni nota come LTR10, che ha infettato alcuni primati circa 30 milioni di anni fa, ha mostrato livelli di attività sorprendentemente alti in diversi tipi di cancro, tra cui polmone e colon. Ulteriori analisi di tumori di dozzine di pazienti affetti da cancro del colon-retto hanno rivelato che LTR10 era attivo in circa un terzo di essi.

Quando il team ha utilizzato lo strumento di editing genetico CRISPR per tagliare o silenziare le sequenze dove era presente, hanno scoperto che geni critici noti per promuovere lo sviluppo e la crescita del cancro sono diventati inattivi.

"Abbiamo visto che quando si silenzia questo retrovirus nelle cellule tumorali, si spegne l'espressione genica nelle vicinanze", ha detto Ivancevic.

Ed Chuong. Credito: CU Boulder

Gli esperimenti sui topi hanno prodotto risultati simili: Quando un "interruttore" LTR10 è stato rimosso dalle cellule tumorali, geni chiave che promuovono il cancro, inclus uno chiamato XRCC4, si sono spenti e i trattamenti per ridurre i tumori hanno funzionato meglio.

"Sappiamo che le cellule cancerose esprimono molti geni che non dovrebbero essere attivi, ma nessuno sa veramente cosa li attiva", ha detto Chuong. "Sembra che molti interruttori che li attivano derivano da questi antichi virus."

In particolare, il retrovirus endogeno studiato sembra attivare geni in quella che è nota come via MAP-chinasi, una celebre via cellulare che è riconfigurata in modo avverso in molti tumori. I farmaci esistenti, noti come inibitori della via MAP-chinasi, probabilmente funzionano, in parte, disabilitando l'interruttore del retrovirus endogeno, suggerisce lo studio.

Gli autori notano che solo questa famiglia di retrovirus regola fino a 70 geni legati al cancro in questa via. Diverse linee probabilmente influenzano diverse vie che promuovono diversi tipi di cancro.

Chuong sospetta che con l'invecchiamento delle persone, le difese genomiche si indeboliscano, consentendo ai virus antichi di risvegliarsi e contribuire a altri problemi di salute.

Le origini di come le malattie si manifestano nella cellula sono sempre state un mistero", ha detto Chuong. "I retrovirus endogeni non sono la storia completa, ma potrebbero essere una parte importante di essa".