Zaterdag 21/09/2019

Wetenschap

Oude virussen liggen opgeslagen in uw DNA

Beeld thinkstock

In juli meldden wetenschappers dat een vreemd eiwit door de aderen van zwangere vrouwen waart. Niemand weet wat het daar doet. Wat het eiwit Hemo zo bizar maakt, is dat het niet wordt aangemaakt door de moeder. Het wordt in de foetus en de placenta geproduceerd door een gen dat komt van een virus dat meer dan 100 miljoen jaar geleden onze prehistorische voorouders besmette.

Hemo is niet het enige eiwit met zo'n vreemde oorsprong. Ons DNA bevat ruwweg 100.000 stukjes viraal DNA, die samen ongeveer 8 procent van het menselijke genoom uitmaken. Wetenschappers beginnen nu pas in kaart te brengen wat dat viraal DNA met ons doet.

Aris Katzourakis, een viroloog aan de universiteit van Oxford, en zijn collega’s publiceerden onlangs een stuk in het wetenschappelijke tijdschrift Trends in Microbiology waarin ze suggereren dat virale genen die eiwitten zoals Hemo aanmaken onze gezondheid op tal van onverwachte manieren beïnvloeden. Sommige oeroude virussen beschermen ons tegen ziekten, maar andere verhogen het risico op bijvoorbeeld kanker. "Het is niet het een of het ander. Zijn die dingen goed of slecht? Het is veel complexer dan dat", zegt dr. Katzourakis. "We staan nog maar aan het begin van ons onderzoek."

Het meeste van ons viraal DNA komt van één groep: retrovirussen, waartoe ook hiv behoort. Een retrovirus dringt een gastcel binnen en brengt zijn genen in het DNA van die cel in. Die virale genen maken gebruik van de celeigenschappen om nieuwe virussen aan te maken, die vervolgens ontsnappen en nieuwe cellen besmetten. Als een retrovirus een eicel of spermacel besmet, dan kan zijn DNA doorgegeven worden aan de volgende generaties, en dus ook aan de generaties daarna. Als retrovirussen eenmaal zulke erfelijke verstekelingen zijn geworden, noemen wetenschappers ze endogene retrovirussen.

Zeedieren

Eerst verleiden endogene retrovirussen cellen ertoe meer retrovirussen aan te maken, die weer andere cellen kunnen besmetten. Maar in de loop van de generaties muteert het virale DNA en verliezen de endogene retrovirussen hun vermogen om nieuwe cellen aan te tasten. In dat geval kunnen ze soms toch eiwitten aanmaken. En ze kunnen zich op een bepaalde manier ook voortplanten: ze dwingen cellen om kopieën van hun DNA te maken, die opnieuw ingebracht worden in het eigen genoom van de cel. Na één besmetting kan een endogeen retrovirus honderden kopieën van zichzelf in het DNA van zijn gastheer inbouwen.

Sommige endogene retrovirussen komen alleen bij mensen voor, andere zie je bij meer diersoorten. In een artikel van januari dit jaar dat Katzourakos mee schreef wordt uitgelegd dat een retrovirus dat courant voorkomt bij zoogdieren ook aanwezig is bij vissen zoals kabeljauw en tonijn. Volgens het onderzoek belaagden de retrovirussen 450 miljoen jaar of zelfs langer geleden onze voorouders die nog zeedieren waren.

Verdediging

Net zoals we verweersystemen tegen gewone virussen hebben, hebben we een verdediging tegen endogene retrovirussen ontwikkeld. Onze cellen kunnen bijvoorbeeld een laagje moleculen op hun DNA aanbrengen die virale genen onderdrukken. Maar soms lukt dat niet. Zo komt het dat in vele soorten kankercellen eiwitten worden aangetroffen die aangemaakt werden door endogene retrovirussen. Die ontdekking wakkerde een debat aan dat al een poosje aan de gang was: zijn endogene retrovirussen mee verantwoordelijk voor kanker?

Recente studies geven aan dat dat weleens het geval kan zijn. Een team Franse onderzoekers bewerkte gezonde menselijke cellen zodat ze een viraal eiwit aanmaakten dat in veel tumors aangetroffen wordt. Vervolgens observeerden ze de aanwas van de cellen in een petrischaaltje. De eiwitten zorgden ervoor dat de cellen zich verdacht kankerachtig gingen gedragen. Ze veranderden van vorm, zoals kankercellen, en werden lang en uitgerekt. Ze verplaatsten zich ook in het schaaltje. Bovendien zette het virale eiwit de cellen ertoe aan andere genen te activeren die verband houden met kanker.

Gedomesticeerd

John M. Coffin, een viroloog aan Tufts University, vermoedt dat niet te veel belang moet worden gehecht aan die virale eiwitten. Hij denkt dat kankercellen in veel gevallen alleen virale eiwitten aanmaken omdat ze per toeval genen activeren – zowel menselijke als virale genen. "Ons uitgangspunt is dat het grotendeels met toeval te maken heeft", zegt hij.

Maar in sommige gevallen, zegt dr. Coffin, hebben we onze virussen gedomesticeerd. We maken eiwitten aan via endogene retrovirussen om functies uit te voeren waarop we zijn aangewezen. Sommige endogene retrovirussen bieden bijvoorbeeld bescherming tegen andere virussen. En sommige virale eiwitten zijn nodig voor de voortplanting. Placenta's maken virale eiwitten aan, en wetenschappers zijn erachter gekomen dat sommige types, syncytines, placentacellen samenvoegen, een cruciale stap voor de ontwikkeling van de foetus. "Ik ga ervan uit dat de evolutie van zoogdieren er heel anders had uitgezien zonder syncytines", zegt Coffin.

Vijf jaar geleden gingen de Franse biologe Odile Heidmann en haar collega's op zoek naar meer endogene retrovirussen in het menselijke genoom. Heidmann, die voor het kankeronderzoeksinstituut Gustave Roussy in Parijs werkt, ontdekte een streng viraal DNA dat nooit eerder was opgemerkt. Zij en haar collega's noemden het Hemo.

Niet zomaar een restant

Heidmann stelde verrast vast dat Hemo ook te vinden is bij andere diersoorten. Bij primaten is het gen dat het eiwit aanmaakt amper veranderd in de loop van de jaren. Die constantheid bij zo veel soorten toont aan dat het gen en zijn eiwit een belangrijke functie hebben. "Het is niet zomaar een restant", zegt Heidmann. Mutaties van Hemo moeten schadelijk of zelfs dodelijk geweest zijn voor de onfortuinlijke dieren die ze troffen.

De placenta maakt Hemo aan, net zoals cellen in het vroege embryo. Heidmann en haar collega's zijn er tot dusver niet in geslaagd erachter te komen waarom. "Het is heel, heel oud, dus moet het wel íéts doen", zegt ze. Het is mogelijk, stelt ze, dat de Hemo-eiwitten een boodschap van de foetus aan de moeder zijn, en het immuunsysteem van de moeder bewerken zodat het de foetus niet aanvalt.

Maar er zijn ook andere mogelijkheden.

Recente studies tonen aan dat het vroege embryo een broeinest is voor endogene retrovirussen. Om te begrijpen waarom embryonale cellen virale eiwitten aanmaken hebben wetenschappers experimenten uitgevoerd om uit te zoeken wat er gebeurt als virale genen worden uitgeschakeld. De experimenten geven aan dat virale eiwitten het embryo helpen om tal van weefsels aan te maken.

In een vroege fase kunnen de cellen van een embryo tot zowat gelijk welk weefsel uitgroeien. Naarmate die stamcellen delen, verliezen ze hun flexibiliteit en worden ze deze of gene cel. Daarna schakelen de cellen hun virale genen uit.

Sinistere herkomst

Virale eiwitten lijken stamcellen te helpen om dat vermogen niet te verliezen. En Gkikas Magiorkinis van de universiteit van Athene vermoedt dat die eigenschap een wat sinistere herkomst heeft. De kans bestaat dat virussen embryo's gebruikt hebben om meer kopieën van zichzelf te maken. Door hun gastheer langer als stamcel in stand te houden, waren de virussen in staat meer delen van het lichaam van het embryo aan te tasten. "Naarmate de gastheer groeit, zullen er meer kopieën van de retrovirussen in de meeste cellen aanwezig zijn", zegt hij.

Best mogelijk dat die strategie meer doet dan alleen meer virussen creëren. Stamcellen kunnen ei- en spermacellen produceren in embryo's. Misschien vergroten de virussen wel hun kansen om ook voort te leven in de volgende generatie.

Met andere woorden: vroege embryo's zouden weleens afhankelijk geworden kunnen zijn van de trucjes die virussen gebruiken om hen te manipuleren. "We maken gebruik van een eigenschap die het virus in zijn eigen belang ontwikkeld heeft", zegt Katzourakis.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met De Morgen?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van De Morgen rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar info@demorgen.be.
DPG Media nv – Mediaplein 1, 2018 Antwerpen – RPR Antwerpen nr. 0432.306.234