Los virus que invadieron el ADN de los antepasados de la humanidad a millones de años atrás, ahora puede jugar un papel crítico en las primeras etapas del desarrollo humano, según los investigadores.
Las primeras etapas del desarrollo embrionario sientan las bases del desarrollo adecuado de los órganos y tejidos de un organismo. Las investigaciones anteriores habían revelado que una gran cantidad de factores que pueden influir en el desarrollo humano temprano, como las dietas y los entornos de los padres. Ahora, los investigadores encuentran que los virus constituidos en el genoma humano puede ser otro factor importante.
Los virus infectan las células con el fin de secuestrar su maquinaria y hacer copias de sí mismos. Un tipo de virus conocido como un retrovirus “teje” sus propios genes en el ADN de sus anfitriones. El retrovirus más infame es el VIH, el virus que causa el SIDA.
En raras ocasiones, los retrovirus infectan las células de esperma u óvulos. Si esas células pasan a formar parte de una persona, sus células contienen ADN retroviral, que luego pueden pasar a sus descendientes. Estudios previos revelaron que al menos el 8 por ciento del genoma humano está compuesto de estos llamados retrovirus endógenos restos de infecciones retrovirales que nuestros antepasados tenían hace millones de años. Estos elementos retrovirales ya no producen virus activos.
Los científicos habían pensado durante mucho tiempo que los retrovirus endógenos pueden ser ADN basura que no hizo nada en el genoma humano. Sin embargo, estudios recientes han encontrado que una clase de retrovirus endógenos conocidos como subfamilia del retrovirus endógeno humano H, o HERV-H, es sorprendentemente activo en las células madre embrionarias humanas, y es clave para su capacidad de convertirse en cualquier otro tipo de célula en el cuerpo. Las investigaciones anteriores sugieren que las secuencias HERV-H son exclusivas de los humanos y los grandes simios, invadiendo a primates hacen menos de 20 millones de años.
Ahora, los investigadores encuentran que el material retroviral podría desempeñar un papel clave desde el principio del desarrollo humano.
«Los retrovirus endógenos podrían haber desempeñado un papel importante en la evolución humana», dijo el autor principal del estudio Jonathan Göke, biólogo computacional en el Instituto del Genoma de Singapur.
La posibilidad de que las primeras etapas de desarrollo humano podría depender en parte de material genético de una fuente externa, y mucho menos un virus, es contrario a la intuición, dijo Göke. Sin embargo, las mutaciones al azar son una forma muy lenta para introducir cambios duraderos a genomas los retrovirus pueden haber demostrado una forma rápida de introducir alteraciones genéticas, incluyendo las importantes, suficientes para dirigir el curso del desarrollo humano, dijo.
Los científicos investigaron más de 650.000 elementos retrovirales en el genoma humano, alrededor de 5.000 de los cuales pertenecen a HERV-H. Analizaron los datos publicados previamente sobre la actividad de estos elementos retrovirales en óvulos no fertilizados y células madre de embriones humanos, así como durante las primeras etapas del desarrollo, incluyendo la fase de una célula, conocida como cigoto; los de dos células, etapas de cuatro células y ocho células; la mórula, cuando el embrión se convierte en una bola sólida de células; y el blastocisto, cuando el embrión se convierte en una bola hueca de células.
Los investigadores descubrieron que aproximadamente 1.400 de estos elementos retrovirales sólo se expresaron en momentos específicos durante el desarrollo embrionario. Ellos creen que éstos están bajo el control de la maquinaria celular del embrión y, por tanto, «potencialmente importante en el desarrollo», dijo Göke.
Sigue siendo incierto el papel que desempeñan estos elementos retrovirales en el desarrollo humano temprano, pero puede tener que ver con cómo se han hecho millones de años de evolución, los virus maestros en el control de la biología de sus víctimas. Una posibilidad es que los embriones están utilizando estos elementos retrovirales como señales para cambiar sobre la actividad genética dentro de sus células. Originalmente, los retrovirus han utilizado estas señales para activarse a sí mismos, pero las células pueden ahora tener estas señales para activar otras partes de su genoma en su lugar, dijo Göke.
Uno de los retos para determinar lo que estos elementos retrovirales hacen es que no existen en los animales de laboratorio comunes, tales como ratones, y ellos no están activos en las líneas celulares humanas más ampliamente utilizados en la investigación. Göke y sus colegas están tratando de identificar otras células donde estos elementos retrovirales muestran actividad en para estudiar su función.
Con todo, Trono señaló que hasta el 70 por ciento o menos del genoma humano en realidad puede venir de los retrovirus, gran parte de ellos ahora están demasiado degradados para identificarlos como tal.
«Estos elementos similares a los virus son cada vez más vistos ahora no como ADN basura, a medida que participan en la regulación de la mayoría de los aspectos de la biología humana, desde el desarrollo temprano de la fisiología de cada sistema, desde nuestro cerebro hasta nuestro sistema inmunológico», dijo el Trono.
Los científicos detallaron sus hallazgos en la edición del 5 de febrero de la revista Cell Stem Cell.