2015年10月19日

休眠病毒基因可能醒来导致ALS

乍看上去

  • 在某些患有肌萎缩性侧索硬化症(ALS)的患者中,人类基因组中嵌入的古代病毒基因被重新激活。
  • 研究结果表明,与用于抑制HIV的抗逆转录病毒药物相似,抗逆转录病毒药物可能能够帮助某些ALS患者。
表达env的鼠脑。 老鼠的大脑。对神经元(绿色)进行了基因修饰,以产生称为env(红色)的病毒基因。胶质细胞是支持神经元的一种脑细胞,显示为紫色,所有细胞的细胞核均显示为蓝色。 图片由NINDS的Nath Lab提供

目前,没有针对12,000多名患有ALS的美国人的有效治疗方法。这种致命的疾病会破坏运动神经元,即负责调节自愿性肌肉的神经细胞,例如参与说话,行走,呼吸和吞咽的肌肉。在所有ALS病例中,约有5-10%是遗传的。不过,大多数情况似乎都是随机的或“零星的”。

在极少数情况下,感染HIV的AIDS患者会出现类似ALS的症状。 HIV是一种逆转录病毒,当使用抗逆转录病毒药物治疗患者时,类似ALS的症状通常会消失。先前的研究还检测了一些ALS患者血液中逆转录酶(一种由逆转录病毒基因编码的蛋白质)的活性。这些发现表明逆转录病毒和ALS之间可能存在联系。

人类内源性逆转录病毒(HERV)在人类DNA中留下了感染的遗传残留物。这些遗传遗骸可以世代相传。他们现在占人类基因组的近8%。曾经被认为是无活性的“垃圾” DNA,几乎没有探讨它们在健康和疾病中的作用。美国国立卫生研究院神经疾病和中风研究所(NINDS)的Avindra Nath博士领导的研究小组着手研究逆转录病毒与ALS之间的潜在联系。他们的研究发表在 科学转化医学 在2015年9月30日。

研究人员首先检查了10名散发性ALS患者的大脑样本。他们发现人类内源性逆转录病毒K(HERV-K)表达的基因水平高于正常水平。一种由HERV-K基因编码的蛋白质,称为 环保 在ALS患者的大脑样本中发现了这种蛋白,但在健康人或阿尔茨海默氏病患者中却没有。在实验室实验中,激活完整的HERV-K基因组或 环保 单独杀死健康的人类神经元。

接下来,科学家检查了神经元表达HERV-K的转基因小鼠 环保 基因。这些小鼠比正常人更早死亡,并且存在平衡和行走问题,随着年龄的增长逐渐恶化。当科学家检查动物的大脑,脊髓和肌肉时,他们发现只有运动神经元(控制运动并在ALS中死亡的细胞)受到了破坏。神经系统其他部位的细胞仍然健康。

科学家发现,HERV-K基因的激活受TDP-43控制,TDP-43是一种基因调节蛋白,以前与ALS相关。众所周知,这种蛋白质也可以控制HIV的产生。

团队是 现在正在合作 与约翰·霍普金斯大学的研究人员一起研究抗逆转录病毒疗法是否可以抑制散发性ALS患者的HERV-K水平。纳斯说:“我们可能已经找到了一种用于治疗神经退行性疾病的精密药物解决方案。”

相关链接

参考文献: 人内源性逆转录病毒K导致运动神经元疾病。 Li W,Lee MH,Henderson L,Tyagi R,Bachani M,Steiner J,Campanac E,Hoffman DA,von Geldern G,Johnson K,Maric D,Morris HD,Lentz M,Pak K,Mammen A,Ostrow L,Rothstein J,纳斯·A。 科学翻译医学。 2015年9月30日; 7(307):307ra153。 doi:10.1126 / scitranslmed.aac8201。 PMID:26424568。

资金: 美国国立卫生研究院(NIH)的国家神经疾病和中风研究所(NINDS),美国国家关节炎与肌肉骨骼和皮肤病研究所(NIAMS)和Eunice Kennedy Shriver国家儿童健康与发展研究所(NICHD);以及Robert Packard ALS研究中心。