Skip to main content

The evolutionary history of oncogenic and non-oncogenic papillomaviruses

Article Category

Article available in the folowing languages:

Ewolucja wirusa brodawczaka – walka z rakiem

Niektóre odmiany wirusa brodawczaka mogą powodować raka, co jest dużym problemem dla zdrowia publicznego. Europejscy badacze przeanalizowali ewolucję tego wirusa, aby dowiedzieć się, dlaczego niektóre typy brodawczaka wywołują nowotwór, zaś inne nie dają żadnych objawów.

Zdrowie

Transformacja niektórych odmian wirusa w postać złośliwą została powiązana z onkogenami E5, E6 i E7 obecnymi w jego genomie DNA. Mimo dokładnego zbadania białek, których ekspresji dokonują te geny, mało jest informacji na temat ich pochodzenia ewolucyjnego.

Badanie różnic pomiędzy onkogenicznymi a nieonkogenicznymi wirusami brodawczaka

Przy wsparciu programu „Maria Skłodowska-Curie” badacze połączyli metody obliczeniowe i eksperymentalne, aby przeanalizować określone zdarzenia, które miały miejsce w ewolucji genomu wirusa brodawczaka. Jak wyjaśnia koordynator projektu, Ignacio Bravo: „Wykorzystaliśmy moc ewolucyjnego myślenia: zbadaliśmy genomy zachowanych wirusów brodawczaka oraz interakcje pomiędzy białkami wirusa a białkami człowieka i odtworzyliśmy historię ewolucyjną tych genomów i tych interakcji”. Badacze przeanalizowali faktyczne sekwencje wszystkich genów u wszystkich znanych brodawczaków, a dzięki bioinformatyce wydedukowali, jak wyglądała ich historia. Odtworzyli ich powiązania ewolucyjne jako drzewo filogenetyczne, aby ustalić, czy genom wcześniejszych pokoleń wirusa zawierał wszystkie geny obecne u nowoczesnych odmian, czy też może wirusy pozyskały te geny sekwencyjnie. Co ciekawe, naukowcy odkryli, że genom przodków wirusa brodawczaka sprzed około 400 milionów lat zawierał tylko dwie kasety genowe: jedną służącą do replikacji i jedną do wytwarzania wirionów. Onkogeny wirusowe E6 i E7 pojawiły się dużo później, zaś onkogen E5 zdawał się pojawić de novo z sekwencji DNA około 40 milionów lat temu. „Takie pojawienie się nowych genów znikąd jest jednym z głównych źródeł nowości ewolucyjnej umożliwiającej wirusom brodawczaka zmianę sposobu wykorzystywania gospodarza”, kontynuuje Bravo. Z pojedynczej linii wirusowej wyłoniły się trzy typy wirusa: jeden wywołujący brodawki na rękach, drugi wywołujący brodawki na genitaliach i trzeci powodujący powstawanie zmian w śluzówce, które mogą skutkować nowotworem. Aby zbadać potencjał onkogeniczny onkogenów przodków wirusa, badacze „wskrzesili” ich podczas eksperymentu z wykorzystaniem biologii syntetycznej. Wprowadzenie ich do różnych linii komórek ludzkich w hodowli umożliwiło naukowcom ocenę wpływu tych onkoprotein na sprawność komórek, a także zbadanie ich interakcji z komórkowymi białkami będącymi supresorami nowotworowymi, które to interakcje mogłyby w końcu doprowadzić do powstania nowotworu.

Wykorzystanie wyników projektu ONCOGENEVOL do dalszych prac

W ciągu ostatnich trzydziestu lat dokonano ogromnych postępów w badaniach nad nowotworami związanymi z wirusem brodawczaka. Mimo że większość osób aktywnych seksualnie zaraziła się tym wirusem, jedynie u niewielkiej ich części doprowadzi on w końcu do pojawienia się nowotworu. Pomimo rozpoznanych różnic genetycznych pomiędzy wirusami onkogenicznymi a nieonkogenicznymi nie są znane czynniki, które decydują o tym, że dany wirus stanie się onkogeniczny. W ramach projektu ONCOGENEVOL pogłębiono obecną wiedzę na temat pochodzenia genów i genomów wirusów brodawczaka poprzez zastosowanie podejścia opartego na medycynie ewolucyjnej w celu zrozumienia długoterminowych wzajemnych oddziaływań pomiędzy bardzo powszechnymi wirusami a nowotworami, które one powodują. Projekt położył podwaliny pod zrozumienie, w jaki sposób niektóre wirusy brodawczaka wykształciły swój potencjał onkogeniczny. Jak wyjaśnia Anouk Willemsen, stypendystka programu „Maria Skłodowska-Curie”: „znacząco pogłębiliśmy zrozumienie historii ewolucyjnej wirusów brodawczaka. Wyniki naszych badań mają ogromny potencjał, można je wykorzystać w przyszłości do opracowywania szczepionek przeciwko brodawczakowi”. Plany na przyszłość obejmują rozpoznanie czynników dominujących, które decydują o powstawaniu nowotworu wywołanego przez wirus brodawczaka. Będzie to niezwykle ważny element procesu projektowania interwencji w zakresie zdrowia publicznego (w tym badań przesiewowych i szczepień) mających na celu ograniczenie przypadków zarażenia onkogenicznym wirusem brodawczaka, a tym samym przypadków nowotworu.

Słowa kluczowe

ONCOGENEVOL, wirus brodawczaka, ewolucja, rak, genom, onkogen, E5, E6, E7

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania