ప్రాచీన వైరల్ DNA పిండాల పెరుగుదలకు సహాయపడుతుంది—మరియు క్యాన్సర్ అదే స్విచ్ను దుర్వినియోగం చేసుకుంటుంది

మన కణాలు పనిలో పెట్టుకున్న వైరల్ శిలాజం

హ్యూమన్ ఎండోజెనస్ రెట్రోవైరస్లు, లేదా HERVలు, చాలా కాలం క్రితం సంభవించిన ఇన్ఫెక్షన్ల పరమాణు అవశేషాలు, ఆ సమయంలో వైరస్లు తమ జన్యు పదార్థాన్ని మానవ జన్యువులో చేర్చాయి. ఈ శ్రేణులు ఇప్పుడు ఎవరికీ సంక్రమించలేవు. ఫ్రాన్సిస్ క్రిక్ ఇన్స్టిట్యూట్లో రెట్రోవైరల్ ఇమ్యునాలజీ లాబొరేటరీకి నేతృత్వం వహిస్తున్న జార్జ్ కాసియోటిస్, అటువంటి DNA భాగాలు పరిణామాత్మక కాలంలో కొనసాగడానికి కారణం మన కణాలు వాటికి వేరే ఉపయోగం కనుగొన్నప్పుడే అని వివరిస్తారు. HERVH అని పిలువబడే ఈ శ్రేణుల ఒక నిర్దిష్ట కుటుంబంతో సరిగ్గా అదే జరిగి ఉంటుందని ఆయన బృందం అనుమానించింది, ఇది కాల్బిండిన్ అనే కాల్షియం-బైండింగ్ ప్రోటీన్ను ఉత్పత్తి చేసే జన్యువుకు స్విచ్గా పనిచేస్తుంది.

ఆ అనుమానాన్ని పరీక్షించడం విలువైనది, ఎందుకంటే అదే స్విచ్ ప్రారంభ పిండాన్ని ఏర్పరిచే కణాలలో ఇప్పటికే గుర్తించబడింది. అక్కడ దాని ఉనికి మానవ అభివృద్ధి యొక్క క్లిష్టమైన కాలంలో ఇది ముఖ్యమైనది కావచ్చునని సూచించింది—కేవలం కణిత జీవశాస్త్రం యొక్క ఆసక్తికర విషయంగా మాత్రమే కాకుండా, జీవితపు మొదటి రోజుల సాధారణ యంత్రాంగంలో భాగంగా.

క్యాన్సర్ మనుగడ ఉపాయం ల్యాబ్ను ఎందుకు ఆశ్చర్యపరిచింది

మూడు సంవత్సరాల క్రితం, కాసియోటిస్ మరియు ఆయన సహచరులు ఊహించని ఆవిష్కరణ చేశారు: కాల్బిండిన్ను ఉత్పత్తి చేసే ఒక నిర్దిష్ట మార్గం క్యాన్సర్ కణాలను వృద్ధాప్యాన్ని నిరోధించడం ద్వారా జీవించడానికి సహాయపడింది. ఈ ఫలితం ఒక ఇబ్బందికరమైన ప్రశ్నను లేవనెత్తింది. కణిత పెరుగుదలను పెంచే యంత్రాంగం మొదటి నుండి ఎందుకు ఉంటుంది?

కాల్షియం జీవశాస్త్రం ఒక సూచనను అందిస్తుంది. అధిక మొత్తంలో, కాల్షియం కణాలకు విషపూరితం అవుతుంది, కాబట్టి స్థాయిలు ఇరుకైన పరిమితుల్లో ఉంచబడాలి. కాల్బిండిన్ కణం నుండి కాల్షియంను తొలగిస్తుంది, మరియు ఇది సాధారణంగా మెదడు మరియు మూత్రపిండాలలో కనిపిస్తుంది—కాల్షియం సాంద్రతలను కఠినంగా నియంత్రించాల్సిన రెండు కణజాలాలు. అయినప్పటికీ, ఒక నిర్దిష్ట రూపం కాల్బిండిన్ ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్ కణాలలో ఉందని, మరియు అది మన జన్యువులో పొందుపరచబడిన వైరల్ DNA అవశేషం ద్వారా ప్రారంభించబడిందని బృందం కనుగొంది.

ఆ ఆవిష్కరణ పరిశోధకులు ఇప్పుడు పిండ అభివృద్ధిలోకి అనుసరించిన పజిల్ను రూపొందించింది. HERVH-నడిచే కాల్బిండిన్ భద్రపరచడానికి తగినంత ఉపయోగకరమైనది అయితే, దాని అసలు ఉద్దేశ్యం కణితిలో కాకుండా పిండంలో ఉండవచ్చు.

మానవ పిండ మూల కణాలలో స్విచ్ను పరీక్షించడం

దర్యాప్తు చేయడానికి, అప్పుడు కాసియోటిస్ బృందంలో పోస్ట్డాక్టోరల్ పరిశోధకురాలిగా ఉన్న జుడిత్ పాపే, కాథీ నియాకాన్ బృందంతో చేతులు కలిపారు. నియాకాన్ ప్రయోగశాల మానవ పిండాలలో జన్యు సవరణకు మార్గదర్శకత్వం వహించింది, ఈ పనిని క్రిక్లో ప్రారంభించి కేంబ్రిడ్జ్ విశ్వవిద్యాలయంలో కొనసాగిస్తోంది. ఆ నైపుణ్యం సహకారానికి నేరుగా ప్రశ్న అడగడానికి సాధనాలను ఇచ్చింది: మానవ పిండ మూల కణాలలో ప్రత్యేకంగా కాల్బిండిన్ను, లేదా దానిని నడిపించే HERVH శ్రేణిని తీసివేసినప్పుడు ఏమి జరుగుతుంది?

ఫలితాలు Science Advances జర్నల్లో ప్రచురించబడ్డాయి. కలిసి, ప్రయోగాలు ప్రారంభ మానవ అభివృద్ధిని సరిగ్గా కొనసాగించే కణ గృహనిర్వహణకు వైరల్ అవశేషాన్ని అనుసంధానిస్తాయి. ఈ పని ఫ్రాన్సిస్ క్రిక్ ఇన్స్టిట్యూట్లో నిర్వహించబడింది మరియు రెట్రోవైరల్ ఇమ్యునాలజీ మరియు మానవ పిండ జన్యుశాస్త్రం రంగాలలో నైపుణ్యం కలిగిన పరిశోధకులు పాల్గొన్నారు—క్యాన్సర్ నమూనాలు మరియు మూల కణ వ్యవస్థల మధ్య కదలడం సాధ్యం చేసిన కలయిక.

జీవన నమూనాలుగా ఆమ్నియాయిడ్లు మరియు బ్లాస్టోసిస్ట్లు

సాక్ష్యంలో కేంద్ర భాగం ఆమ్నియోటిక్ సాక్ అభివృద్ధిని అనుకరించే మూల కణ నమూనాల నుండి వస్తుంది, వీటిని పోస్ట్-గ్యాస్ట్రులేషన్ ఆమ్నియాయిడ్లు అని పిలుస్తారు. కీలక కాల్షియం-బఫరింగ్ జన్యువు మరియు దానితో పాటు వచ్చే వైరల్ స్విచ్ చెక్కుచెదరకుండా ఉన్నప్పుడు, ఈ నిర్మాణాలు ఆశించిన విధంగా ఏర్పడతాయి. జన్యువు మరియు దాని స్విచ్ లేనప్పుడు, ఆమ్నియాయిడ్లు సరిగ్గా ఏర్పడవు. ఈ వ్యత్యాసం HERVH–కాల్బిండిన్ సర్క్యూట్ ఈ ప్రారంభ నిర్మాణాలకు యాదృచ్ఛికం కాదని దృశ్య ప్రదర్శనను అందిస్తుంది.

HERVH-కాల్బిండిన్ ఉన్న మరియు లేని పిండాల నుండి అభివృద్ధి చెందుతున్న మానవ బ్లాస్టోసిస్ట్లను కూడా పరిశోధకులు పరిశీలించారు. స్విచ్ను నిలుపుకున్న పిండాలను దానిని కలిగి లేని వాటితో పోల్చడం వల్ల కణాలు వేగంగా విభజించబడుతున్న మరియు విధి నిర్ణయాలు తీసుకోబడుతున్న అభివృద్ధి యొక్క ప్రారంభ దశలను ఈ సర్క్యూట్ ఎలా ప్రభావితం చేస్తుందో అర్థం చేసుకోవడానికి ఒక విండో లభిస్తుంది.

ఒకే సర్క్యూట్ యొక్క రెండు ముఖాలు

కలిపి, ఈ ఆవిష్కరణలు ద్వంద్వ జీవితం కలిగిన జన్యు స్విచ్ను వివరిస్తాయి. పిండంలో, ఇది ఆమ్నియోటిక్ సాక్ మరియు ఇతర ప్రారంభ నిర్మాణాలను ఏర్పరిచే కణాల పెరుగుదల మరియు సంస్థీకరణకు మద్దతు ఇస్తున్నట్లు కనిపిస్తుంది. ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్లో, అదే సర్క్యూట్ దుష్ట కణాల జీవితాన్ని కొనసాగించడానికి, లేకపోతే వాటి పరుగును ముగించే వృద్ధాప్య ప్రక్రియను నిరోధించడం ద్వారా, తిరిగి ఉపయోగించబడుతుంది.

ఆ ద్వంద్వత్వం క్యాన్సర్ జీవశాస్త్రంలో సుపరిచితమైన నమూనా: కణితలు తరచుగా అభివృద్ధి చెందుతున్న కణజాలాలకు చెందిన కార్యక్రమాలను తిరిగి సక్రియం చేస్తాయి, పిండ జీవితం యొక్క పెరుగుదల మరియు మనుగడ సంకేతాలను అరువు తెచ్చుకుంటాయి. ఈ సందర్భాన్ని ప్రత్యేకంగా చేసేది స్విచ్ యొక్క మూలం. ఇది మన పూర్వీకులు మొదటి నుండి పరిణామం చెందిన జన్యువు కాదు, కానీ మానవ జన్యువులో గ్రహించబడి తరువాత తిరిగి ఉపయోగించబడిన వైరల్ DNA ముక్క.

• HERVH అనేది హ్యూమన్ ఎండోజెనస్ రెట్రోవైరస్—జన్యువులో నిలిచి ఉన్న సంక్రమణం కాని వైరల్ అవశేషం.
• HERVH శ్రేణి కాల్బిండిన్ ఉత్పత్తిని నడిపిస్తుంది, ఇది కణాల నుండి కాల్షియంను తొలగించే ప్రోటీన్.
• కాల్బిండిన్ సాధారణంగా మెదడు మరియు మూత్రపిండాలలో కనిపిస్తుంది, అక్కడ కాల్షియం కఠినంగా నియంత్రించబడాలి.
• కాల్బిండిన్ యొక్క ఒక నిర్దిష్ట రూపం ఇప్పటికే ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్ కణ మనుగడ మరియు వృద్ధాప్య నిరోధకతతో ముడిపడి ఉంది.
• కాల్బిండిన్ను, లేదా దానిని నియంత్రించే HERVH స్విచ్ను తొలగించడం మానవ పిండ మూల కణ నమూనాలను భంగపరుస్తుంది.
• ఆమ్నియోటిక్ సాక్ అభివృద్ధిని అనుకరించే ఆమ్నియాయిడ్లు జన్యువు మరియు దాని స్విచ్ లేకుండా ఆశించిన విధంగా ఏర్పడవు.

ఈ పని ఏమి అర్థం చేయగలదు

ఈ అధ్యయనం ఎండోజెనస్ రెట్రోవైరస్లను నిష్క్రియ జంక్ కాకుండా మానవ జన్యువు యొక్క క్రియాత్మక భాగాలుగా పెరుగుతున్న చిత్రానికి జోడిస్తుంది. పరిణామాత్మక కాలంలో, మనుగడ సాగించే శ్రేణులు తమ స్థానాన్ని సంపాదించినవే అని కనిపిస్తుంది, మరియు HERVH ఇప్పుడు సాధారణ జీవశాస్త్రంలోకి చేర్చబడిన వైరల్ అవశేషానికి స్పష్టమైన ఉదాహరణగా కనిపిస్తుంది.

క్యాన్సర్ కోణం సమానంగా ముఖ్యమైనది. కణితలు పిండాలు కూడా ఉపయోగించే స్విచ్పై ఆధారపడి ఉంటే, ఆ స్విచ్ ఎలా మార్చబడుతుందో—మరియు కాల్షియం బఫరింగ్ కణాలను ఒత్తిడి మరియు వృద్ధాప్యం నుండి ఎలా రక్షిస్తుందో—అర్థం చేసుకోవడం చివరికి వ్యాధిలో దానిని భంగపరచడానికి వ్యూహాలకు సమాచారం అందించగలదు. అటువంటి ఏదైనా అనువర్తనం ఇప్పటికీ చాలా దూరంలో ఉంది, మరియు ఇప్పటివరకు పరిశోధన చికిత్సల కంటే ప్రాథమిక యంత్రాంగాలపై కేంద్రీకృతమై ఉంది.

ఈ పని ప్రారంభ అభివృద్ధి ఎంత సున్నితంగా ఉంటుందో కూడా హైలైట్ చేస్తుంది. ప్రాచీన ఇన్ఫెక్షన్ నుండి వారసత్వంగా వచ్చిన ఒకే నియంత్రణ మూలకం, నమూనా నిర్మాణాలు సరిగ్గా సమావేశమవుతాయా లేదా అనే దానిని ప్రభావితం చేస్తున్నట్లు కనిపిస్తుంది. వైరల్ చరిత్ర మరియు మానవ సంతానోత్పత్తి జీవశాస్త్రం మధ్య ఉన్న ఆ సంబంధం మరింత అన్వేషించబడే అవకాశం ఉంది, ప్రత్యేకించి ఆమ్నియాయిడ్ల వంటి మూల కణ నమూనాలు మరింత శుద్ధి చేయబడి, పరిశోధకులు ఇతర విధంగా గమనించడం కష్టమైన అభివృద్ధి దశలను అధ్యయనం చేయడానికి అనుమతించినప్పుడు.

ప్రస్తుతానికి, సందేశం ఆశ్చర్యకరమైనది: ప్రాచీన వైరల్ DNA యొక్క ఒక ముక్క, హానికరం కానిది మరియు దాని సంక్రమణ రోజులను చాలా కాలం క్రితం దాటినది, మానవ పిండాన్ని నిర్మించడంలో సహాయపడటానికి స్వీకరించబడింది—మరియు క్యాన్సర్ అదే సర్క్యూట్ను దోపిడీ చేయడం నేర్చుకుంది.

ఈ వ్యాసం Medical Xpress నివేదికపై ఆధారపడి ఉంది. అసలు వ్యాసాన్ని చదవండి.