Yapılan son araştırmalar, insan genomunun yaklaşık %8.9'unu oluşturan ve atalarımızın DNA'sına entegre olmuş eski retrovirüslerin kalıntıları olan insan endojen retrovirüslerinin (HERV'ler) parçalarının, erken insan embriyo gelişiminde hayati bir rol oynadığını ortaya koydu. Bu keşif, genetik mirasımızın beklenmedik işlevlerini ve evrimsel süreçteki karmaşıklığını gözler önüne seriyor.
Stanford Üniversitesi'nden Profesör Joanna Wysocka'nın laboratuvarında Dr. Raquel Fueyo liderliğindeki çalışma, özellikle LTR5Hs adı verilen bir HERV türüne odaklandı. Bu viral elementlerin, embriyonik gelişimin erken evrelerinde düzenleyici aktiviteye sahip olduğu belirlendi. Kök hücrelerden türetilen ve embriyoya benzeyen 3 boyutlu modeller (blastoidler) kullanılarak yapılan deneylerde, gen düzenleme teknikleriyle LTR5Hs'nin aktivitesinin yoğun bir şekilde baskılanmasının blastoidlerin doğru şekilde oluşmasını engellediği, orta düzeyde bir baskılamanın ise kısmi gelişime izin verdiği gözlemlendi. Bu bulgular, viral parçaların embriyonun kendisini oluşturacak olan epiblastın gelişimi için gerekli genleri düzenleyen "güçlendiriciler" (enhancer) gibi davrandığını gösteriyor.
Örneğin, insanlara özgü benzersiz bir LTR5Hs elementi, temel hücresel işlevlerden sorumlu olan ZNF729 geninin ifadesini artırıyor. Bu genin, hücre çoğalması ve metabolizma gibi süreçlerdeki rolü biliniyor. Bu viral elementin kök hücrelerde ortadan kaldırılması, blastoid üretme yeteneğini engelledi. Bu keşif, bu viral mekanizmaların embriyo oluşumu dışındaki aşamalarda, örneğin diğer dokuların oluşumunda, gelişimsel patolojilerde veya insan doğurganlığında da rol oynayıp oynamadığının araştırılması gerekliliğini ortaya koyuyor.
Araştırmalar ayrıca, daha önce "çöp" DNA olarak kabul edilen bu eski viral dizilerin, fareler, inekler, domuzlar, tavşanlar ve rhesus maymunları dahil olmak üzere çeşitli memelilerde döllenmeden kısa bir süre sonra aktive olduğunu göstermiştir. Bu aktivasyon, hücre uzmanlaşmasını ve doku oluşumunu etkileyebilir ve bu da embriyonik hücrelerin plastisitesinin önemli bir yönüdür. Bilim insanları, insana özgü LTR5Hs'nin, insan embriyonik kanser hücrelerinde yüzlerce genin ekspresyonunu kontrol eden güçlendiriciler gibi davrandığını keşfettiler. Araştırmacılar, LTR5Hs'nin, insan epiblastının transkriptomunun hominoidlere özgü çeşitlenmesine katkıda bulunan yaygın bir cis-düzenleyici rol üstlendiğini belirtiyor. LTR5Hs'nin genomdaki pek çok yerleşimi insan türüne özgüdür. Bu elementlerin aktivitesinin, blastoid oluşumu ve hücre kimliği için gerekli olduğu gösterilmiştir. LTR5Hs'nin, ZNF729 gibi yakınındaki dizilerin ifadesini artırarak, atalarımızın evrimsel süreçte önemli bir avantaj elde etmesine yardımcı olduğu düşünülüyor. Bu bulgular, evrimsel olarak yeni ortaya çıkan genetik elementlerin ve genlerin, insanlarda gelişimsel olarak kritik işlevler kazandırabileceğini gösteriyor.
Dr. Fueyo, EMBO Vakfı'ndan burs ve Kanser Araştırma Enstitüsü'nden hibe alarak bu alandaki araştırmalarına devam ediyor. Bu çalışma, gen düzenlemesinde viral elementlerin önemini vurgularken, gelecekte çeşitli hastalıkların tedavisinde terapötik hedefler olabileceğine işaret ediyor.