Các nhà khoa học giải mã cấu trúc 3D của protein virus cổ đại trong DNA người, mở ra con đường trị liệu mới

Các nhà khoa học tại Viện Miễn dịch La Jolla (LJI) đã giải mã thành công cấu trúc ba chiều (3D) của protein HERV-K, một loại protein có nguồn gốc từ các virus nội sinh cổ đại tồn tại trong bộ gen người. Phát hiện này, được công bố trên tạp chí Science Advances, mở ra những hướng đi mới đầy hứa hẹn cho việc chẩn đoán và điều trị nhiều loại bệnh, bao gồm ung thư và các bệnh tự miễn.

Bộ gen người chứa khoảng 8% dấu tích của các virus cổ đại đã từng xâm nhập vào tổ tiên chúng ta hàng triệu năm trước. Những mảnh ghép di truyền này, thường được gọi là "vật chất tối" của bộ gen, phần lớn vẫn im lặng. Tuy nhiên, nghiên cứu do Giáo sư Erica Ollmann Saphire dẫn đầu đã tập trung vào protein bao (Env) của HERV-K, loại HERV hoạt động mạnh nhất. Việc nghiên cứu protein này trước đây gặp nhiều thách thức do tính không ổn định của nó. Để khắc phục, nhóm nghiên cứu đã sử dụng kỹ thuật hiển vi điện tử lạnh (cryo-EM) tiên tiến, kết hợp với các sửa đổi cấu trúc nhỏ để giữ cho protein ở trạng thái tự nhiên.

Kết quả là, họ đã thu được hình ảnh 3D chi tiết của HERV-K Env ở các giai đoạn khác nhau, bao gồm trạng thái tiền hợp nhất và khi liên kết với kháng thể. Cấu trúc 3D của HERV-K Env có hình dạng cao, mảnh mai và khác biệt rõ rệt so với các protein bao của các retrovirus khác như HIV và SIV. Sự khác biệt về kiến trúc này có thể giải thích cho quá trình tiến hóa độc đáo của HERV-K cùng với loài người.

Đáng chú ý, các nhà nghiên cứu đã phát triển các kháng thể đặc hiệu có khả năng nhận diện các protein HERV-K này. Khả năng nhận diện này mang lại những ứng dụng tiềm năng to lớn, khi các kháng thể này đã chứng minh khả năng phân biệt giữa các cá nhân khỏe mạnh và những người mắc các bệnh tự miễn như viêm khớp dạng thấp và lupus. Quan trọng hơn, protein HERV-K Env đã được phát hiện hiện diện trên bề mặt của các tế bào ung thư, bao gồm ung thư vú và ung thư buồng trứng, nhưng lại không có trên các tế bào khỏe mạnh. Điều này mở ra cơ hội phát triển các liệu pháp miễn dịch ung thư nhắm mục tiêu chính xác vào các tế bào khối u, đồng thời giảm thiểu tác động lên các tế bào khỏe mạnh.

Ngoài ra, sự biểu hiện bất thường của protein HERV-K ở những người mắc bệnh tự miễn cho thấy vai trò tiềm ẩn của chúng trong các phản ứng miễn dịch sai lệch của cơ thể. Việc hiểu rõ cơ chế mà hệ thống miễn dịch có thể nhận diện nhầm các protein HERV-K như tín hiệu nhiễm trùng có thể dẫn đến các liệu pháp mới cho các bệnh tự miễn. Nghiên cứu này, với sự đóng góp của các nhà khoa học như Jeremy Shek, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc hiểu về "vật chất tối" của bộ gen người, cung cấp cái nhìn sâu sắc về mối liên hệ giữa virus cổ đại và sức khỏe con người, đồng thời mở ra những con đường mới đầy hứa hẹn cho y học.