Cell Stem Cell：如果激活体内基因中的病毒，它们会破坏大脑发育

研究人员首次证明，激活不同的人类内源性逆转录病毒(人类基因组的一部分)会显著损害大脑发育。这一发现有助于推进神经退行性疾病治疗的研究。

　　

 

图像:右边的神经元失去了功能，显示出不同的表型。

资料来源:Helmholtz Zentrum München

自从我们的祖先在数百万年前感染了逆转录病毒以来，我们的基因中就携带着这些病毒，它们被称为人类内源性逆转录病毒，简称HERVs。这些病毒元素在进化过程中失去了复制和感染的能力，但它们是我们基因组成的一个组成部分。事实上，人类非编码部分的HERVs数量是编码基因的5倍。

到目前为止，HERVs与疾病发生或进展的相关性一直是关注的重点。这就是为什么在病理来源的样本中研究HERV的表达。虽然重要，但这些研究并没有提供关于HERVs是此类疾病的原因还是后果的结论。

最近，新技术使科学家能够更深入地了解HERVs的机制及其功能。病毒学家Michelle Vincendeau与她的同事一起，首次成功地证明了HERV激活对人类大脑发育的负面影响。

HERV激活会损害大脑发育

利用CRISPR技术，研究人员在人类胚胎干细胞中激活了一组特定的人类内源性逆转录病毒，并生成神经细胞(神经元)。这些病毒元素反过来激活了特定的基因，包括参与大脑发育的经典发育因子。结果，大脑皮层神经元，也就是大脑皮层中的神经细胞，完全失去了功能。在这一大脑区域，它们的发育与健康神经元非常不同——轴突(神经细胞延伸)更短，分支更少。因此，激活一个特定的HERV组会损害皮质神经元的发育，并最终损害大脑的发育。

临床意义

由于神经退行性疾病往往与几个HERV组的激活有关，HERV激活对皮层神经元发育的负面影响是一个重要的发现。我们已经知道，病毒、细菌和紫外线等环境因素可以激活不同的HERVs，从而可能导致疾病的发生。这些知识反过来使HERVs的临床应用更加有趣。关闭不同的病毒成分可能为神经退行性疾病患者的治疗开辟一个新的研究领域。接下来，研究小组将研究HERV失活在疾病背景下对神经元的影响。

基础研究新路径

此外，研究结果提供了重要的证据，表明表观遗传机制使病毒元素在健康的大脑发育中处于控制之下。研究人员甚至怀疑受控的HERVs在正常的大脑发育中起着功能性作用。

“我们携带这些元素大约有4000万到7000万年。我们假设它们的存在与我们的自然过程有关，否则我们不会在进化过程中保留它们这么长时间，”Vincendeau说。这一方向的进一步基础研究可能揭示HERVs新的功能作用。

（生物通）

原文检索：

Nair et al., 2021: Activation of HERV-K(HML-2) disrupts cortical patterning and neuronal differentiation by increasing NTRK3. Cell Stem Cell, DOI: 10.1016/j.stem.2021.04.009