Ewolucja wirusa brodawczaka – walka z rakiem
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
