Hervs vertegenwoordigen de overblijfselen van infecties door oude virussen. james benjamin/ Shutterstock
Ongeveer 8% van het menselijke DNA bestaat uit genetische sequenties die afkomstig zijn van oude virussen. Deze sequenties, die bekend staan als humane endogene retrovirussen (of Herv’s), dateren van honderdduizenden tot miljoenen jaren geleden – sommige zelfs van voor het ontstaan van Homo sapiens.
Ons meest recente onderzoek suggereert dat sommige oude virale DNA-sequenties in het menselijk genoom een rol spelen in de gevoeligheid voor psychiatrische aandoeningen zoals schizofrenie, bipolaire stoornis en depressieve stoornis.
Hervs vertegenwoordigen de overblijfselen van deze infecties met oude retrovirussen. Retrovirussen zijn virussen die een kopie van hun genetisch materiaal invoegen in het DNA van de cellen die ze infecteren. Retrovirussen hebben ons waarschijnlijk meerdere keren geïnfecteerd in ons evolutionaire verleden. Wanneer deze infecties zich voordeden in sperma- of eicellen die nakomelingen voortbrachten, werd het genetisch materiaal van deze retrovirussen doorgegeven aan volgende generaties en werd het een permanent onderdeel van onze afstamming.
Aanvankelijk beschouwden wetenschappers Hervs als “junk DNA” – delen van ons genoom zonder waarneembare functie. Maar naarmate ons begrip van het menselijk genoom is gevorderd, is het duidelijk geworden dat dit zogenaamde junk DNA verantwoordelijk is voor meer functies dan oorspronkelijk werd aangenomen.
Ten eerste ontdekten onderzoekers dat Hervs de expressie van andere menselijke genen kan reguleren. Men zegt dat een genetische eigenschap “tot expressie” komt als het DNA-segment wordt gebruikt om RNA (ribonucleïnezuur)-moleculen te produceren. Deze RNA-moleculen kunnen dan dienen als intermediair voor de productie van specifieke eiwitten, of helpen om andere delen van het genoom te reguleren.
Eerste onderzoek suggereerde dat Hervs de expressie van naburige genen met belangrijke biologische functies reguleren. Een voorbeeld hiervan is een Herv die de expressie reguleert van een gen dat betrokken is bij het modificeren van verbindingen tussen hersencellen.
Er is ook ontdekt dat Hervs RNA’s en zelfs eiwitten produceren in bloed- en hersenmonsters. Deze moleculen hebben het potentieel om een breed scala aan functies uit te oefenen, omdat ze zich door cellulaire compartimenten kunnen verplaatsen om verschillende rollen uit te voeren.
Wetenschappers hebben ook bewijs gevonden dat suggereert dat bepaalde menselijke genen zijn afgeleid van Hervs. Dit wijst erop dat er tijdens de evolutie gevallen zijn geweest waarbij Hervs werden gebruikt voor gespecialiseerde biologische functies. De menselijke genen syncytines 1 en 2, die zijn afgeleid van Hervs, spelen bijvoorbeeld een centrale rol in de ontwikkeling van de placenta.
HERV’s bij psychiatrische aandoeningen
Gezien de overvloed aan HERVs in het genoom en hun mogelijk talrijke functies, wilden we beter begrijpen of genetische vatbaarheid voor bepaalde psychiatrische stoornissen geassocieerd was met verschillen in HERV-expressie.
In ons onderzoek hebben we Herv-expressie geprofileerd in bijna 800 hersenmonsters van autopsie. Dit hielp ons bij het identificeren van DNA-variaties die de expressie van Herv in de hersenen beïnvloedden.
Vervolgens vergeleken we deze informatie met bevindingen uit grote genetische studies die genetische verschillen hadden vergeleken tussen tienduizenden mensen – zowel met als zonder psychische aandoeningen. Deze studies identificeerden variaties in het DNA die geassocieerd waren met verschillende psychiatrische aandoeningen.
Wij ontdekten dat de expressie van vier Hervs gekoppeld was aan genetische vatbaarheid voor ernstige psychiatrische aandoeningen. De expressie van twee van deze Hervs was geassocieerd met schizofrenie, één Herv met zowel schizofrenie als bipolaire stoornis, en één met depressie. Deze resultaten suggereren dat Hervs mogelijk een belangrijkere rol spelen in de hersenen dan aanvankelijk werd gedacht.
Lees meer:
Ontdekken hoe genetische ‘donkere materie’ een rol speelt bij psychische aandoeningen is slechts het topje van de ijsberg voor de menselijke gezondheid
Er zijn veel genen betrokken bij psychiatrische stoornissen – en Hervs zijn slechts een deel van deze puzzel. Hoewel de precieze invloed van deze Hervs op hersencellen en op iemands vatbaarheid voor bepaalde psychiatrische stoornissen verder onderzoek vereist, is onze studie de eerste die aantoont dat genetische vatbaarheid voor een psychiatrische stoornis ook werkt via deze oude virale DNA-sequenties.
Het is nog te vroeg om de praktische toepassingen van onze bevindingen te bepalen – en of ze gebruikt kunnen worden om nieuwe behandelingen te ontwikkelen. Maar we zijn optimistisch over deze onderzoekslijn. Door de expressie van Herv in de hersenen te koppelen aan psychiatrische stoornissen, erkent ons onderzoek het belang van deze mysterieuze sequenties in het menselijk genoom, die jarenlang zijn genegeerd.
Rodrigo Duarte ontving financiering van de National Institutes of Health, VS.
Douglas Nixon ontvangt financiering van de National Institutes of Health, VS.
Timothy Powell ontvangt financiering van het National Institute for Health and Care Research, de National Institutes of Health en de Medical Research Council.
