प्राचीन विषाणूजन्य डीएनए भ्रूण वाढविण्यास मदत करते—आणि कर्करोग त्याच स्विचचा गैरवापर करतो

आपल्या पेशींनी कामाला लावलेला विषाणूजन्य जीवाश्म

ह्यूमन एंडोजेनस रेट्रोव्हायरस, किंवा HERVs, हे फार पूर्वी झालेल्या संसर्गांचे आण्विक अवशेष आहेत, जेव्हा विषाणूंनी त्यांचे अनुवांशिक साहित्य मानवी जीनोममध्ये घातले होते. या अनुक्रमांमुळे आता कोणालाही संसर्ग होऊ शकत नाही. फ्रान्सिस क्रिक इन्स्टिट्यूटमधील रेट्रोव्हायरल इम्युनोलॉजी लॅबोरेटरीचे प्रमुख जॉर्ज कॅसिओटिस स्पष्ट करतात की, डीएनएचे असे तुकडे उत्क्रांतीच्या काळात टिकून राहतात ते फक्त तेव्हाच, जेव्हा आपल्या पेशींनी त्यांचा दुसरा काही उपयोग शोधलेला असतो. त्यांच्या संघाला संशय होता की HERVH नावाच्या या अनुक्रमांच्या एका विशिष्ट कुटुंबाबाबत नेमके हेच घडले आहे, जे कॅल्बाइंडिन नावाचे कॅल्शियम-बांधणारे प्रथिन तयार करणाऱ्या जनुकासाठी स्विच म्हणून काम करते.

हा संशय तपासण्यासारखा होता, कारण तोच स्विच सुरुवातीच्या भ्रूणातील पेशींमध्ये आधीच आढळला होता. तिथे त्याच्या उपस्थितीने सूचित केले की मानवी विकासाच्या एका महत्त्वाच्या कालावधीत तो महत्त्वाचा असू शकतो—केवळ ट्यूमर जीवशास्त्रातील एक कुतूहल म्हणून नाही, तर जीवनाच्या पहिल्या दिवसांच्या सामान्य यंत्रणेचा भाग म्हणून.

कर्करोगाची टिकून राहण्याची युक्ती प्रयोगशाळेला का गोंधळात टाकणारी वाटली

तीन वर्षांपूर्वी, कॅसिओटिस आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी एक अनपेक्षित शोध लावला: कॅल्बाइंडिन तयार करण्याची एक विशिष्ट पद्धत कर्करोगाच्या पेशींना वृद्धत्व रोखून टिकून राहण्यास मदत करते. या निकालाने एक अस्वस्थ करणारा प्रश्न उपस्थित केला. ट्यूमर वाढ वाढवणारी यंत्रणा मुळात का अस्तित्वात असेल?

कॅल्शियमचे जीवशास्त्र एक सूत देते. जास्त प्रमाणात, कॅल्शियम पेशींसाठी विषारी बनते, म्हणून त्याची पातळी अरुंद मर्यादेत ठेवावी लागते. कॅल्बाइंडिन पेशीतून कॅल्शियम काढून टाकते, आणि ते सामान्यतः मेंदू आणि मूत्रपिंडात आढळते—दोन अशी ऊतके जिथे कॅल्शियमचे प्रमाण कडकपणे नियंत्रित करणे आवश्यक असते. तरीही संघाला आढळले की कॅल्बाइंडिनचा एक विशिष्ट प्रकार फुफ्फुसाच्या कर्करोगाच्या पेशींमध्ये उपस्थित होता, आणि तो आपल्या जीनोममध्ये रुजलेल्या विषाणूजन्य डीएनएच्या अवशेषांनी सुरू केला होता.

त्या शोधाने संशोधकांनी आता भ्रूण विकासापर्यंत नेलेल्या कोड्याला चौकट दिली. जर HERVH-चालित कॅल्बाइंडिन टिकवण्याइतके उपयुक्त असेल, तर कदाचित त्याचा मूळ उद्देश ट्यूमरमध्ये नाही तर भ्रूणात असावा.

मानवी भ्रूणीय स्टेम सेलमध्ये स्विचची चाचणी

तपासण्यासाठी, कॅसिओटिसच्या संघातील तेव्हाच्या पोस्टडॉक्टरल संशोधक जुडिथ पापे यांनी कॅथी नियाकानच्या गटाशी सहकार्य केले. नियाकानच्या प्रयोगशाळेने मानवी भ्रूणांमध्ये अनुवांशिक संपादनात अग्रणी काम केले, जे त्यांनी क्रिकमध्ये सुरू केले आणि केंब्रिज विद्यापीठात सुरू ठेवले. त्या कौशल्याने या सहकार्याला एक सरळ प्रश्न विचारण्याची साधने दिली: मानवी भ्रूणीय स्टेम सेलमध्ये विशेषतः कॅल्बाइंडिन, किंवा त्याला चालना देणारा HERVH अनुक्रम, काढून टाकल्यास काय होते?

निकाल Science Advances जर्नलमध्ये प्रकाशित झाले आहेत. एकत्रितपणे, हे प्रयोग एका विषाणूजन्य अवशेषाला सुरुवातीचा मानवी विकास रुळावर ठेवणाऱ्या पेशीय घरकामाशी जोडतात. हे काम फ्रान्सिस क्रिक इन्स्टिट्यूटमध्ये करण्यात आले आणि त्यात रेट्रोव्हायरल इम्युनोलॉजी आणि मानवी भ्रूण अनुवांशिकता या क्षेत्रांतील तज्ञ संशोधक सहभागी होते—हा संयोग कर्करोग मॉडेल्स आणि स्टेम सेल प्रणालींमध्ये संक्रमण करणे शक्य करतो.

जिवंत मॉडेल म्हणून अ‍ॅम्निऑइड्स आणि ब्लास्टोसिस्ट

पुराव्याचा एक मध्यवर्ती भाग अ‍ॅम्निओटिक थैलीच्या विकासाचे अनुकरण करणाऱ्या स्टेम सेल मॉडेल्समधून येतो, ज्यांना पोस्ट-गॅस्ट्रुलेशन अ‍ॅम्निऑइड्स म्हणतात. जेव्हा कॅल्शियम-बफरिंगचे मुख्य जनुक आणि त्यासोबतचा विषाणूजन्य स्विच अखंड असतो, तेव्हा या रचना अपेक्षेप्रमाणे तयार होतात. जेव्हा जनुक आणि त्याचा स्विच अनुपस्थित असतो, तेव्हा अ‍ॅम्निऑइड्स योग्यरित्या तयार होत नाहीत. हा फरक HERVH–कॅल्बाइंडिन सर्किट या सुरुवातीच्या रचनांसाठी नगण्य नाही हे दृश्य स्वरूपात दाखवतो.

संशोधकांनी HERVH-कॅल्बाइंडिनसह आणि त्याशिवाय भ्रूणांपासून विकसित होणाऱ्या मानवी ब्लास्टोसिस्टचीही तपासणी केली. स्विच टिकवून ठेवणाऱ्या भ्रूणांची तुलना तो नसलेल्या भ्रूणांशी केल्याने हे सर्किट विकासाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यांवर कसा प्रभाव टाकते याची झलक मिळते, जेव्हा पेशी वेगाने विभाजित होत असतात आणि नियतीचे निर्णय घेतले जात असतात.

एकाच सर्किटची दोन रूपे

एकत्रितपणे, हे निष्कर्ष दुहेरी जीवन असलेल्या अनुवांशिक स्विचचे वर्णन करतात. भ्रूणात, तो अ‍ॅम्निओटिक थैली आणि इतर सुरुवातीच्या रचना तयार करणाऱ्या पेशींची वाढ आणि संघटन यांना आधार देत असल्याचे दिसते. फुफ्फुसाच्या कर्करोगात, तेच सर्किट अन्यथा त्यांचा शेवट करणारी वृद्धत्व प्रक्रिया रोखून घातक पेशी जिवंत ठेवण्यासाठी पुनर्नियोजित केले जाते.

ही दुहेरीता कर्करोग जीवशास्त्रातील परिचित नमुना आहे: ट्यूमर अनेकदा विकसित होणाऱ्या ऊतकांचे कार्यक्रम पुन्हा सक्रिय करतात, भ्रूणीय जीवनातील वाढ आणि टिकून राहण्याचे संकेत उधार घेतात. या प्रकरणाला वेगळेपण देणारी गोष्ट म्हणजे स्विचचा स्रोत. तो आपल्या पूर्वजांनी सुरुवातीपासून विकसित केलेले जनुक नाही, तर विषाणूजन्य डीएनएचा एक तुकडा आहे जो मानवी जीनोममध्ये शोषला गेला आणि नंतर पुनर्नियोजित झाला.

• HERVH हा एक ह्यूमन एंडोजेनस रेट्रोव्हायरस आहे—जीनोममध्ये टिकवलेला संसर्गजन्य नसलेला विषाणूजन्य अवशेष.
• HERVH अनुक्रम कॅल्बाइंडिनचे उत्पादन चालवतो, हे प्रथिन पेशींमधून कॅल्शियम काढून टाकते.
• कॅल्बाइंडिन सामान्यतः मेंदू आणि मूत्रपिंडात आढळते, जिथे कॅल्शियम कडकपणे नियंत्रित करणे आवश्यक असते.
• कॅल्बाइंडिनचा एक विशिष्ट प्रकार आधीच फुफ्फुसाच्या कर्करोगाच्या पेशींच्या टिकून राहण्याशी आणि वृद्धत्वास प्रतिकाराशी जोडला गेला होता.
• कॅल्बाइंडिन, किंवा त्याला नियंत्रित करणारा HERVH स्विच, काढून टाकल्यास मानवी भ्रूणीय स्टेम सेल मॉडेल्स बिघडतात.
• अ‍ॅम्निओटिक थैलीच्या विकासाचे अनुकरण करणारे अ‍ॅम्निऑइड्स, जनुक आणि त्याचा स्विच नसल्यास अपेक्षेप्रमाणे तयार होत नाहीत.

या कामाचा अर्थ काय असू शकतो

हे संशोधन एंडोजेनस रेट्रोव्हायरसना निष्क्रिय कचरा नाही तर मानवी जीनोमचे कार्यात्मक भाग म्हणून पाहण्याच्या वाढत्या चित्रात भर घालते. उत्क्रांतीच्या काळात, टिकून राहिलेले अनुक्रम आपले स्थान कमावलेले दिसतात, आणि HERVH आता सामान्य जीवशास्त्रात भरती झालेल्या विषाणूजन्य अवशेषाचे स्पष्ट उदाहरण वाटते.

कर्करोगाचा दृष्टिकोन तितकाच महत्त्वाचा आहे. जर ट्यूमर भ्रूण देखील वापरत असलेल्या स्विचवर अवलंबून असतील, तर तो स्विच कसा फिरवला जातो—आणि कॅल्शियम बफरिंग पेशींना तणाव आणि वृद्धत्वापासून कसे वाचवते—हे समजून घेतल्यास रोगात त्यात व्यत्यय आणण्याच्या रणनीतींना शेवटी माहिती मिळू शकते. अशा कोणत्याही वापरापर्यंत पोहोचणे अजून खूप दूर आहे, आणि आतापर्यंतचे संशोधन उपचारांऐवजी मूलभूत यंत्रणांवर केंद्रित आहे.

हे काम सुरुवातीचा विकास किती नाजूक असू शकतो हे देखील अधोरेखित करते. प्राचीन संसर्गातून वारशाने मिळालेला एकच नियंत्रण घटक, मॉडेल रचना योग्यरित्या जुळतात की नाही यावर प्रभाव टाकत असल्याचे दिसते. विषाणूजन्य इतिहास आणि मानवी प्रजनन जीवशास्त्र यांतील हा संबंध पुढे अधिक तपासला जाण्याची शक्यता आहे, विशेषतः अ‍ॅम्निऑइड्ससारखी स्टेम सेल मॉडेल्स अधिक परिष्कृत होत असताना आणि संशोधकांना अन्यथा निरीक्षण करणे कठीण असलेल्या विकासाच्या टप्प्यांचा अभ्यास करण्यास परवानगी देत असताना.

सध्या, संदेश एक धक्कादायक आहे: प्राचीन विषाणूजन्य डीएनएचा एक तुकडा, निरुपद्रवी आणि बराच काळ संसर्गाचे दिवस मागे टाकलेला, मानवी भ्रूण तयार करण्यास मदत करण्यासाठी स्वीकारला गेला आहे—आणि कर्करोगाने तेच सर्किट शोषून घेण्यास शिकले आहे.

हा लेख Medical Xpress च्या अहवालावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.