Virusurile ne-au facut oameni si ne pot trata de boli

Cercetatorii reinvie virusuri moarte de milioane de ani pentru a gasi leacuri impotriva SIDA si a cancerului, dar si indicii evolutioniste. Biroul lui Thierry Heidmann, adiacent laboratorului pe care il conduce la Institutul "Gustave Roussy" din Paris, poate trece drept un muzeu al catastrofelor genetice, incepe o ampla analiza realizata de revista "The New Yorker". Sertarele cercetatorului care cauta in virusuri leacuri pentru SIDA si cancer sint impinzite cu dosare scortoase pentru varsat de vint, virusul Ebola si diferite forme de gripa, alaturi de cele pentru agenti patogeni mai obscuri, de genul virusului leucemiei la feline. HIV ocupa singur un raft intreg, iar virusuri de toate felurile furnica prin eprubetele si frigiderele laboratorului. Unii cercetatori sint convinsi ca anumite virusuri si-au lasat amprenta asupra evolutiei speciei umane. Dar numai infiltrarea unor asemenea agenti patogeni in celulele folosite pentru reproducere poate sa ne modifice structura genetica, iar retrovirusurile, care imping codul genetic dinspre ADN spre ARN, sint singurele care pot face acest lucru. Cind infecteaza o celula, acestea elibereaza o enzima speciala ce le permite sa se multiplice si sa-si mute propriile gene in ADN-ul celulei. Oamenii de stiinta cred ca, daca un retrovirus ataca celulele de reproducere, iar embrionul supravietuieste, atunci el si-ar pune amprenta asupra speciei noastre din mama in fiu. "Putine virusuri sint capabile sa-si insereze informatia genetica in genomul celulei invadate. Si mai putine sint acelea care au drept tinta celulele sexuale, astfel incit sa poata fi transmise generatiilor urmatoare", arata insa pentru Cotidianul cercetatorul Mihnea Bostina, de la Harvard Medical School din Boston. HIV, de exemplu, este un retrovirus care nu infecteaza celulele sexuale si, nefiind mostenit, nu lasa nici o urma a evolutiei sale. Cind au facut harta genomului uman, in 2003, cercetatorii au descoperit ca in jur de 8% din el inglobeaza ramasite ale unor retrovirusuri extincte, intiparite in ADN-ul stramosilor nostri cu milioane de ani in urma. "Dintre cele peste trei miliarde de baze care alcatuiesc genomul uman, doar doua procente sint folosite pentru crearea organismului. Insa virusurile inserate in genom, martorii a milioane de ani de lupta intre organismul invadat si infectia virala, totalizeaza in jur de 8%", explica cercetatorul roman. Este vorba de asa-numitele "retrovirusuri endogene" (nascute inauntrul organismului), care, o data ce infecteaza ADN-ul unei specii, devin parte din ea. Dupa batalii moleculare de mii de generatii, evolutia le-a trimis in amortire, iar acum, asemenea oaselor dinozaurilor, aceste fragmente virale sint fosile ce salasluiesc in fiecare dintre vietuitoare fara sa mai faca rau. "Sintem intotdeauna fascinati de creaturi disparute. Cu cit mai spectaculoase, cu atit mai bine: dinozauri giganti cu forme ciudate, mamuti greoi si gravi, insecte cu aripi uriase. Dar nu mai putin interesante sint virusurile: aceste simple combinatii de acizi nucleici, care, desi nu se pot reproduce singure, sint perfect adaptate pentru a deturna mecanismele biologice din interiorul celulelor noastre", spune Bostina. Tocmai aceasta fascinatie i-a determinat pe oamenii de stiinta americani sa readuca la viata, acum doi ani, o forma a virusului care provoaca gripa, in cautarea unui vaccin. "Mai precis, forma care a dus la marea epidemie din 1918, cind a ucis mai multi oameni decit razboiul. Cifra maxima se situeaza la 50 de milioane de victime. Insa acesta era un caz in care genomul virusului era complet cunoscut, fiind recoltat din plaminii unor victime din epoca. Mai spectaculoasa este reconstruirea unui virus a carui reteta exacta trebuie si ea descifrata. Iar lucrurile devin incredibile cind retetele alternative sint infiltrate chiar in genomul nostru", spune cercetatorul roman de la Harvard. Avind de partea sa progresele IT si dezvoltarea tehnologiei ADN, chiar si un student talentat cu un laptop mai acatarii si cu acces la orice laborator universitar de biologie poate ansambla cu usurinta un virus, arata "The New Yorker". Ca sa demonstreze acest lucru, acum cinci ani, cercetatorii de la Universitatea de Stat din New York au cladit un virus pentru poliomielita, folosind informatii larg raspindite si ADN cumparat prin e-mail. L-au testat injectindu-l la soareci, care la inceput au paralizat, apoi au murit. "Motivul pentru care am facut-o a fost sa demonstram ca poate fi facut. Progresul in cercetarea biomedicala isi are suisurile si coborisurile lui", spunea la acea data Eckard Wimmer, conducatorul echipei. Pentru a reinvia asemenea agenti patogeni, cercetatorii analizeaza diferite variante ale unui virus gasite in diversi indivizi si prezic cea mai probabila varianta originala a virusului, potrivit lui Mihnea Bostina. "Aceste insertii sint martorii unei indelungi lupte intre cele doua organisme: cel invadat si cel invadator. Analiza lor ne poate indica atit modul in care aceste virusuri evolueaza, dar si, poate, modul in care pot fi invinse", anticipeaza el. Reconstruirea unor genomuri ancestrale a devenit comuna, iar retrovirusuri au fost gasite in genomul fiecarei specii de vertebrate studiate. Antropologii si biologii le-au folosit sa investigheze nu numai descendenta primatelor, dar si relatiile dintre animale sau daca organisme similare pot fi, de fapt, neinrudite. Desi aceste virusuri nu sint greu de gasit, aflarea mecanismelor evolutionare care le-au modelat este insa dificila, pentru ca in unele cazuri s-au dezvoltat acum zeci de miliarde de ani si pentru ca se transforma cu mare viteza. Anul trecut, Thierry Heidmann a readus si el la viata un virus extinct de sute de mii de ani, botezat Phoenix, asemenea pasarii renascute din cenusa proprie: si-a dat seama cum erau aliniate odinioara fragmentele rupte, le-a lipit si le-a plasat apoi in celule umane, observind ca retrovirusul se strecura intr-adevar in ADN-ul lor si redevenea infectios. Experimentul poate furniza indicii vitale despre functionarea unor virusuri precum HIV sau despre originile si evolutia umanitatii. "Aceste virusuri ne-au ajutat sa fim ceea ce sintem azi la fel ca alte gene. Nu cred ca am fi supravietuit ca specie fara ele", explica Heidmann pentru "The New Yorker". El si alti cercetatori sint de parere, de exemplu, ca mamiferele nu ar mai fi avut placenta in lipsa retrovirusurilor endogene, iar oamenii ar fi depus oua. HIV, singurul retrovirus arhicunoscut, dar nu endogen, a curmat mai mult de 25 de milioane de vieti si a infectat de doua ori mai multi oameni la mijlocul secolului XX, cind s-a transferat de la maimute la oameni. E greu de inteles astfel cum virusuri cu aceleasi gene ca HIV ar fi putut juca un rol benefic sau chiar esential in dezvoltarea speciilor. In 1968, Robin Weiss, acum profesor de oncologie virala la University College din Londra, a gasit retrovirusuri endogene in embrionii unor gaini sanatoase. Cind a spus ca nu numai ca sint benigne, ba chiar ca ar putea avea o functie critica in dezvoltarea placentei, specialistii in biologie moleculara i-au ris in nas. Weiss nu s-a lasat insa pagubas, dornic sa afle daca retrovirusurile descoperite de el stau sub semnul unor infectii recente sau mostenite. A trait pentru o vreme in jungla Pahang din Malaiezia, alaturi de tribul Orang Asli, colectind mostre de la Gallus gallus, strabunii indigeni ai gainilor. Dupa ce le-a testat, Weiss a identificat in ele versiuni ale retrovirusurilor pe care le gasise inainte la gaini. "Aproape 10% din ADN-ul nostru este format din retrovirusuri si mi se pare destul de clar ca au jucat un rol major in evolutia noastra. Ne-am dezvoltat sisteme de aparare deosebit de sofisticate impotriva lor si am fi facut acest lucru doar daca impactul lor asupra populatiei era destul de mare. Este foarte posibil sa nu fie prima data cind sintem colonizati de un virus de talia HIV", spune si Paul Bieniasz, profesor de retrovirologie la Aaron Diamond AIDS Research Center din New York, care a reconstruit anul trecut cel mai tinar retrovirus extinct din genomul uman, inca activ acum citeva sute de mii de ani. Retrovirusurile cauzeaza cancer la gaini, oi, soareci si la alte animale, dar efectul lor asupra oamenilor a fost deslusit doar la sfirsitul anilor ’70, o data cu identificarea a doua virusuri ce induc forme de leucemie. Proteinele retrovirale se gasesc in abundenta in anumite tipuri de celule cancerigene, oamenii de stiinta intrebindu-se pina la ce grad pot ele sa atraga cancerul. Lucrind cu soareci in 2005, Thierry Heidmann a descoperit in celulele cancerigene mari cantitati de retrovirusuri endogene. Nu este inca clar cum functioneaza ele, dar este posibil sa rastoarne sistemul imunitar, lasind celulele cancerigene sa creasca fara constringeri. Pe de alta parte insa, retrovirusurile endogene ne-ar putea proteja de virusuri mai periculoase, cu o structura genetica similara, dupa cum au aratat experimentele pe soareci si gaini. Cimpanzeii, rude aproape identice genetic omului, sint infectati usor cu HIV, dar nu se imbolnavesc niciodata. Cea mai mare diferenta dintre genomul cimpanzeilor si genomul omului este ca primul are in jur de 130 de copii ale retrovirusului endogen extinct PtERV. Omul nu are nici una. "Putem vedea ca PtERV a infectat gorilele si cimpanzeii acum patru milioane de ani. Dar nu exista dovezi ca ar fi infectat si oamenii", spune pentru revista americana Michael Emerman, de la Fred Hutchinson Cancer Research Center din Seattle. Gena numita TRIM5a, din organismul uman, produce o proteina ce distruge virusul PtERV. La unele specii de primate insa, versiunile acestei gene ofera protectie impotriva infectarii cu HIV. Echipa lui Emerman a reconstruit retrovirusul PtERV si a modificat proteina TRIM5a de la oameni, astfel incit sa functioneze ca la cimpanzei. Cercetatorii au pus apoi proteina modificata intr-un vas, mai intii in compania HIV, apoi in cea a virusului PtERV. "In fiecare caz, proteina a blocat fie PtERV, fie HIV. Dar nu a protejat niciodata celulele de ambele virusuri", spune Emerman. "Daca reusim sa dezvoltam un medicament care sa actioneze la fel ca versiunea proteinei de la maimute - recunoscind HIV si neutralizindu-l -, am putea crea o terapie foarte eficienta. Pentru inceput trebuie sa stabilim ce parte din TRIM5a este responsabila pentru protejarea maimutelor impotriva HIV", spune Harmit Malik, colegul lui Michael Emerman. Unul dintre motivele pentru care retrovirusurile endogene pot patrunde in genomul nostru fara a ne omori este faptul ca ele fac multe "erori", mai precis mutatii genetice, atunci cind se reproduc. Cu cit se reproduce mai repede o celula si cu cit este mai batrina, cu atit este mai probabil sa produca erori. Si cu cit face mai multe erori, cu atit este mai putin probabil sa puna gazda in pericol. Astfel, cercetatorii de la compania Koronis Pharmaceuticals, din apropiere de Seattle, spera ca, prin accelerarea ciclului de viata a virusului HIV, acesta va deveni extinct. Telul este accelerarea ritmului, si asa rapid, de mutatie a virusului (HIV poate evolua de un milion de ori mai repede decit celulele sistemului imunitar uman pe care le infecteaza) pina la punctul in care sa produca un numar atit de mare de erori in genomul sau incit sa nu mai reprezinte o amenintare. Cit priveste pericolul readucerii la viata a unui retrovirus extinct, Mihnea Bostina il caracterizeaza drept unul pur teoretic. "Acest tip de virusuri se transmite foarte greu. De obicei necesita contactul direct, asadar nu se transmit prin aer, precum gripa." Totodata, spune el, precautiile sint duse la extrem. "In cazurile de fata, varianta resuscitata este incapabila sa se reproduca, adica sa se retransmita din celulele infectate. Sa zicem ca sint virusuri de unica folosinta, utilizate doar pentru studierea proceselor biologice in laborator si nu pentru studierea eficientei unei infectii." In plus, teroristii sint departe de a pune mina pe aceasta tehnologie: "Cunostintele, aparatura si eficienta unei astfel de arme biologice fac imposibila, cel putin la momentul actual, folosirea ei in scopuri teroriste. Exista metode mult mai ieftine si mai la indemina la care o minte criminala ar putea avea acces". HIV face parte din clasa numita lentivirusuri, intilnite cel mai adesea la mamifere precum oi si capre. Pentru ca astfel de virusuri nu au fost gasite niciodata extincte in vreun genom animal, majoritatea virologilor au crezut ca s-au dezvoltat recent. Pina in aceasta vara, cel mai vechi lentivirus cunoscut era in virsta de "doar" un milion de ani si aproape nimeni nu credea ca un asemenea agent patogen poate deveni endogen. Un studiu realizat de biologul evolutionar Aris Katzourakis, alaturi de colaboratori de la Oxford, Stanford si Colegiul Imperial din Londra, a demonstrat contrariul, descoperind ramasitele fosilizate ale unui lentivirus strabun, acelasi tip care cauzeaza SIDA, in genomul iepurelui european. Lentivirusul endogen descoperit a fost botezat RELIK, urmatorul pas fiind ansamblarea unei versiuni functionale a acestuia. "Este cel mai promitator mod de a explora evolutia si impactul HIV", spune Katzourakis pentru "The New Yorker", virus despre care nu se mai poate astfel spune ca nu poate fi endogen. RELIK este vechi de cel putin sapte milioane de ani, ceea ce il face cel mai batrin lentivirus. "Este posibil ca lentivirusurile intilnite la primate, precum HIV, sa fie mult mai batrine decit s-a crezut vreodata", spune John Coffin, de la Tufts University din Boston. Ursii koala intarita biologia evolutionista In Australia, un retrovirus evolueaza chiar in fata ochilor nostri, arata "The New Yorker". De la sfirsitul secolului al XIX-lea, ursii koala de pe insula principala au fost vinati pina aproape de extinctie. Pentru a fi protejati, cit mai multi dintre ei au fost capturati si mutati pe citeva insule din sudul continentului, dindu-se startul unui proces de repopulare. In multe cazuri insa, ei au fost infectati cu un retrovirus ce cauzeaza leucemia, afectiuni imunitare si alte boli, aducind chiar moartea. Cum aceasta epidemie reprezinta o amenintare pentru viitorul speciei, un grup de cercetatori de la Universitatea din Queensland a identificat retrovirusul si a observat ca unii dintre puii de koala erau infectati in aceleasi parti ale ADN-ului ca si parintii lor, ceea ce inseamna ca virusul devenise endogen. Cu toate acestea, cind oamenii de stiinta au examinat ursii koala de pe Insula Cangurului, din sud, au descoperit cu stupoare ca nici unul dintre exemplare nu era infectat. Au ajuns astfel la concluzia ca, din moment ce animalele infectate fusesera mutate toate de-a lungul secolului trecut, retrovirusul trebuie sa se fi raspindit recent in Australia, facindu-si acum drum spre genom. Acest fenomen le ofera biologilor evolutionisti prima sansa de a afla cum se poate transforma un virus din ceva ce infecteaza gazda intr-un organism ce devine parte permanenta din ea. Aboneaza-te la Newsletter-ul de Sanatate Acasa.ro ca sa afli cum sa ai o viata sanatoasa.