古代のウイルスがヒトの胎盤を守っている可能性

古代のウイルスがヒトの胎盤を守っている可能性

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数百万年前に我々のゲノムに組み込まれた病原体が、他のウイルスの侵入を防いでいる可能性

27 oct 20224:05 pmbysara reardon
ヒトのレトロウイルスのカラー透過電子顕微鏡写真。
HERV-K（ここでは赤で表示）のようなレトロウイルスは、その遺伝物質をヒトゲノムに永久的に組み込むことができるDR.HERV-K（ここでは赤で表示）のようなレトロウイルスは、その遺伝物質をヒトゲノムの中に永久的に組み込むことができるDR. クラウス・ボラー / サイエンス・ソース
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約3000万年前、霊長類の祖先がウイルスに感染し、その遺伝子のひとつが霊長類のゲノムに取り込まれた。このウイルス遺伝子は、時間の経過とともに「家畜化」され、縄張り意識を持つようになった。この遺伝子は、霊長類が他のウイルスが細胞内に侵入するのを防ぎ、撃退するのに役立っている。サプレシン（SUPYN）として知られるこの侵入者は、今日でもまだ存在し、われわれを助けてくれている。新しい研究によれば、このウイルスの裏切り者は、胎盤がウイルス感染から胚を保護するのを助けるかもしれないことが明らかにされた。

コロラド大学ボルダー校の進化生物学者であるジュリア・パスケージは、この研究には参加していないが、「これは非常に強力な実験に裏付けられた美しい物語です」と語っている。このようなウイルス遺伝子がもっと見つかれば、新しい薬やワクチンを開発しなくても、人間が本来持っている抗ウイルス性を利用したり、高めたりすることができるようになるかも知れない、と彼女は言う。"これらの要素は全て、我々のゲノムの中に既にあるのです。"

我々のゲノムに遺伝物質を埋め込むウイルスは、レトロウイルスとして知られています。HIVは最も有名な例であろう。いったん我々の遺伝子に組み込まれると、我々の体の細胞機構を乗っ取って、さらにウイルスを作り出す。精子細胞や卵子の前駆体である卵母細胞に感染すると、その遺伝子は私たちのDNAの一部となり、子孫に受け継がれることになる。

ウイルスのDNAの断片が私たちのゲノムに組み込まれると、それは内在性レトロウイルス（ERV）と呼ばれるようになる。ヒトゲノムの約8％は、数百万年前にヒトの祖先に感染して以来、私たちのDNAに捕捉されてきたERVの配列で構成されています。これらの遺伝子は、時間の経過とともに本来のウイルスとしての機能を失っていますが、だからといって役に立たないというわけではありません。

コーネル大学の分子生物学者セドリック・フェスコットと彼の同僚たちは、どのERVがヒトの体内でまだ活動しているかを調べるために、ヒトゲノムをスキャンして、タンパク質をコードしていると思われるERVの配列を探した。その結果、1507個の配列が見つかり、そのうちの約半数はヒトの組織で何かをしているようであった。

ERVの一つはSuppressyn（SUPYN）と呼ばれるヒトの遺伝子で、胎盤とヒトの初期胚で作られるタンパク質をコードしていることが判明した。SUPYNは、ASCT2と呼ばれる細胞表面の受容体に結合する。これは、シンシチンと呼ばれる別のERV由来のタンパク質が細胞間の結合に使用する受容体と同じである。レトロウイルスだったころのシンシチンは、細胞膜と融合して細胞内に侵入することができた。現代のシンシチンは、細胞を融合させることによって、胎児の発生過程で胎盤を形成させることができる。

胎盤の進化は、これなしにはあり得なかったかもしれない。「ボストンカレッジのウイルス学者であるウェルキン・ジョンソンは言う、「レトロウイルスがなかったら哺乳類は存在しなかったと言えるかもしれません。「とボストンカレッジのウイルス学者であるウェルキン・ジョンソンは言う。

しかし、ASCT2は哺乳類にとってアキレス腱でもあるのだ。D型レトロウイルスと呼ばれるウイルスは、これを利用して細胞の防御を回避して細胞の中に潜り込み、ヒト以外の霊長類を含む多くの動物に様々な病気を引き起こす。(しかし、人間に感染することは知られていない）。フェショット氏によれば、もしレトロウイルスから身を守る方法がなければ、初期の動物にとって大きな難題となった可能性があるという。特に、胎盤を保護することは重要である。というのも、発生のかなり早い時期に胚に感染したレトロウイルスは、精子や卵子の細胞に入り込む可能性があるからである。

Feschotteたちは、ヒト胎盤細胞にレトロウイルスを感染させる実験を行い、SUPYNがASCT2受容体をブロックして病原体と競合し、ウイルスが細胞に侵入できないようにすることを発見した。また、細胞はウイルスを検出するとSUPYNをオンにするようであり、このことはSUPYNが抗ウイルスタンパク質をコードしていることを示唆している、と研究チームは本日付で『Science』誌に発表した。

ジョンソン氏は、SUPYNが実際に人の体内でウイルスをブロックしているかどうかは不明である、と言う。D型レトロウイルスはマカクや他の霊長類に感染することがあるが、ヒトに感染するものはないようである。著者らは「手段も動機もあるが、問題はその機会だ」と言う。とジョンソン氏は言う。「すべて罪の意識によるものです」。

それでもジョンソン氏はこの論文を賞賛している。ジョンソン氏は、SUPYNが今は絶滅したウイルスをブロックするために進化した可能性もあるし、あるいはSUPYNが非常に優れているために、敵のウイルスが足場を固めるのを防いでいるのかもしれない、と指摘する。

パスケッシは、これらのレトロウイルスがどの受容体を使って細胞に侵入しているかを解明したことは、技術的に素晴らしいことだと付け加えている。彼女は現在、ヒトゲノム中の家畜のERVをマッピングする同様の研究に取り組んでおり、ヒトの免疫系に重要であると思われる約30のERVを発見しています。「私たち自身の体が、このような小さな抗ウイルス剤をすべて作り出していることに驚かされます」と彼女は言う。

フェショットのチームは現在、彼らが同定した数十の他の活性レトロウイルスを研究する予定である。サプレシンはヒトの遺伝子として認識されているが、彼らが発見した他の活性型ERVの99％は重要でないジャンクDNAのように見えるだけで、見た目には欺かれることがある、と彼は指摘している。「このように潜在的なタンパク質の宝庫があるのです」と彼は言う。「少なくとも、これらの宝物が、医学や生理学や発達に興味深い活動をする可能性があるのです。

doi: 10.1126/science.adf5335
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著者について
サラ・リードン
サラ・レドンは、美しいモンタナ州ボーズマンから生物医学、環境、社会科学を取材するフリーランス・ジャーナリストである。

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