يبدو أن الحمض النووي الفيروسي القديم هو المفتاح لتطور الجنين المبكر

يلعب جزء من الحمض النووي الموروث من الفيروسات القديمة بواسطة الفئران دورًا حاسمًا في المراحل الأولى من التطور الجنيني. تم التوصل إلى هذا الاستنتاج من قبل علماء من مختبر MRC للعلوم الطبية (المملكة المتحدة)، الذين نشروا نتائج الدراسة في المجلة تقدم العلوم.

نحن نتحدث عن التسلسل الفيروسي MERVL – وهو جزء من الجينوم الذي يتم تنشيطه بعد وقت قصير من الإخصاب. كما أظهرت الدراسة، فإن MERVL يحفز الجينات التي تمنح الخلايا الجنينية القدرة الكاملة، أي القدرة على التحول إلى أي نوع من الخلايا تقريبًا في الجسم. يحدث تنشيط هذا التسلسل تحت تأثير عامل النسخ Dux، والذي، في جوهره، يبدأ تطور الجنين. (عوامل النسخ هي بروتينات ترتبط بالحمض النووي بشكل محدد بدقةيكونفي هذه الأماكن؛ تشغيل الجينات أو إيقاف تشغيلها؛ التحكم في أي تعليمات من الحمض النووي يتم قراءتها وتحويلها إلى RNA وبروتينات.)

ومع ذلك، فإن دور Dux ذو شقين. وعلى الرغم من أنه ضروري في وقت مبكر، إلا أن نشاطه المطول يؤدي إلى موت الخلايا. في البشر، يسبب النظير الوثيق لهذا البروتين، DUX4، عند تنشيطه مرضيًا، مرضًا وراثيًا حادًا، وهو الحثل العضلي اللفافي الكتفي العضدي (FSHMD)، مصحوبًا بضمور العضلات التدريجي. يبقى المرض غير قابل للشفاء.

استخدم العلماء طريقة تفعيل كريسبر (CRISPRa). على عكس تقنية كريسبر الكلاسيكية، التي تقطع الحمض النووي، تسمح لك تقنية كريسبر بتعزيز عمل الجينات المحددة دون تغيير تسلسلها. وباستخدام هذا النهج، قام الباحثون بتنشيط Dux وMERVL بشكل منفصل في الخلايا الجذعية الجنينية للفئران.

أظهرت التجارب أن تنشيط MERVL وحده يجعل الخلايا كاملة الفعالية، لكن هذا لا يكفي لإعادة إنتاج الحالة الجنينية المبكرة بشكل كامل. في المقابل، أدى تنشيط دوكس وحده إلى تكوين خلايا تتطابق بشكل أوثق مع الخلايا الطبيعية للجنين المبكر. ويشير هذا إلى أن دوكس يحفز الجينات التنموية الرئيسية بشكل مستقل عن MERVL، على الرغم من أنها تعمل معًا في المراحل المبكرة.

ووجد العلماء أيضًا أن سمية Dux في التطور المتأخر لا ترجع إلى MERVL، ولكن إلى تنشيط جين NOXA. يقوم هذا الجين بتشفير البروتين الذي يؤدي إلى موت الخلايا المبرمج. وعندما أزال الباحثون أكاسيد النيتروجين، انخفضت التأثيرات الضارة لدوكس بشكل كبير. وهكذا، تبين أن NOXA هو الوسيط الرئيسي لموت الخلايا.

من المهم أن تكون مستويات أكاسيد النيتروجين مرتفعة أيضًا في FSHMD. يقترح المؤلفون أن تثبيط أكاسيد النيتروجين قد يكون استراتيجية علاجية واعدة لحماية خلايا العضلات لدى المرضى الذين يعانون من هذا المرض.

على الرغم من أن تسلسل MERVL غير موجود في الجينوم البشري، إلا أن العلماء يعتقدون أن نظائرها الوظيفية قد تكون موجودة في البشر – وهي موروثة أيضًا من الفيروسات القديمة. وفقًا لخبراء مستقلين، فإن نتائج العمل تثير تساؤلات مهمة حول مدى تشابه آليات التطور المبكر لدى الفئران والبشر، وأي قطع من الحمض النووي الفيروسي قد تلعب دورًا رئيسيًا في تنظيم تكوين الجنين البشري.