Эти древние гены в мозге запускают цепочку, от которой нет спасения

Учёные всё больше склоняются к мысли, что тайные "жители" нашего генома могут играть куда более зловещую роль, чем считалось ранее. Речь идёт о ретротранспозонах — так называемых "прыгающих генах", которые когда-то были вирусами, а теперь встроены в ДНК каждого из нас.

Древние вирусы в нашем геноме

Наш геном буквально усеян следами древних вирусов, появившихся миллионы лет назад. Эти генетические обломки составляют более 40% человеческой ДНК. Чаще всего они относятся к ретротранспозонам — мобильным элементам, умеющим копировать себя через РНК.

Многие из них безвредны и пребывают в спячке. Но с возрастом или под действием болезней часть этих "фрагментов прошлого" оживает. Они начинают вырабатывать вирусоподобные белки и РНК, которые могут нарушать работу клеток и запускать воспаление — процесс, тесно связанный с нейродегенерацией.

Когда гены пробуждаются

"Я думаю, что токсичность при активации транспозонов на самом деле обусловлена тем, что они производят все эти факторы, которые воспринимаются клеткой как вирус", — заявил нейробиолог Бесс Фрост из Университета Брауна.

Именно такая реакция — воспалительная — может запускать разрушение нервных клеток. Более того, ретротранспозоны часто вступают в "союз" с патологическими белками, такими как тау-белок или TDP-43, усиливая прогрессирование болезней вроде Альцгеймера или бокового амиотрофического склероза (БАС).

Связь с БАС: от догадок к доказательствам

Подозрения о связи вирусов и БАС появились ещё в начале 2000-х годов, когда у некоторых пациентов в крови находили фермент обратную транскриптазу. Но вируса так и не обнаружили.

Перелом произошёл, когда нейровирусолог Рене Дувиль выявила в мозге умерших пациентов с БАС активность HERV-K — разновидности ретротранспозона. Эксперименты на мышах показали, что этот элемент может повреждать нервные клетки и вызывать симптомы, схожие с БАС.

Позднее исследователи заметили, что в процесс вовлечён белок TDP-43. Когда он выходит из ядра клетки и образует сгустки в цитоплазме, нарушается регуляция генов и активируются ретротранспозоны. Возникает замкнутый круг, в котором и белки, и "прыгающие гены" подпитывают друг друга.

Болезнь Альцгеймера и тау-белок

Параллельно учёные изучали взаимодействие ретротранспозонов с другим белком — тау. Именно он образует патологические клубки в мозге при болезни Альцгеймера. Когда тау разрушается, структура клеточного скелета меняется, и ДНК, сдерживающая ретротранспозоны, теряет "замок".

Фрост и её коллеги показали, что у плодовых мушек это приводит к активации "прыгающих генов" и гибели нейронов. Позднее схожие результаты были получены и на мышах, и на образцах мозга людей.

Новые подходы к лечению

Так как ретротранспозоны во многом ведут себя как вирусы, исследователи обратились к антиретровирусным препаратам, применяемым для терапии ВИЧ. Первые клинические испытания дали обнадёживающие результаты: у части пациентов с БАС уровень HERV-K снизился, а прогрессирование симптомов замедлилось.

Фрост также проводила исследование на людях с ранней стадией болезни Альцгеймера. Курс ингибиторов обратной транскриптазы оказался безопасным и показал снижение воспаления в нервной системе.

Тем не менее, как отмечают сами учёные, одних лишь противовирусных средств недостаточно. Они блокируют лишь определённые механизмы, но не способны подавить все виды активности ретротранспозонов.

Взгляд в будущее

Сегодня становится ясно: "прыгающие гены" могут быть вовлечены не только в БАС и болезнь Альцгеймера, но и в другие неврологические патологии — от болезни Паркинсона до рассеянного склероза.

"Процесс действительно набирает обороты", — отмечает Фрост.

И хотя пока учёные осторожны в прогнозах, всё больше данных указывает на то, что в этих древних генах может скрываться ключ к пониманию самых тяжёлых заболеваний мозга.