Hundratusentals år sedan smittades våra förfäder av ett retrovirus. Några forskare tror att det virusets forntida genetiska spår som fortfarande finns i vissa människors genom tystande främjar beroendeframkallande beteende.
Genetiska spår av ett retrovirus som kallas HK2 förekommer oftare hos personer med narkotikamissbruk än de utan beroende, och dessa spår kan påverka omgivande gener, som i sin tur kan påverka mänskligt beteende, rapporterade en internationell grupp forskare idag (24 september) ) i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences.
Retrovirus - som inkluderar HK2 såväl som humant immunbristvirus (HIV) - är virus som kan infoga sin genetiska kod i värdens DNA. Man tror att cirka 5 till 8 procent av det mänskliga genomet är fyllda med spår av gamla retrovirus som hittade vägen in i våra gener genom att infektera våra förfäder för ett år sedan.
För det mesta skiljer sig de antika retrovirussignaturerna inte mycket mellan människor - med andra ord, du och en slumpmässig person som du möter har sannolikt samma slag och mängder av dessa gamla spår i dina gener. Däremot tros spår av HK2-viruset finnas hos endast 5 till 10 procent av människor över hela världen.
Det innebär att i den stora utvecklingsplanen inträffade denna virusinfektion relativt nyligen, så den har inte haft tid att jämna ut bland befolkningar eller bli flisad bort av naturligt urval. "Relativt nyligen" innebär i det här fallet att det har lurats i mänskliga gener - och även fanns i Neanderthal- och Denisovan-generna - i minst 250 000 år.
Lurar gamla infektioner
I den första delen av den nya studien analyserade två forskargrupper, en från University of Athens i Grekland och den andra från University of Oxford i Storbritannien, människors DNA för att se om de som hade spår av HK2 i sina gener var mer benägna att ha beroendeframkallande tendenser.
I Grekland analyserade forskare generna från mer än 200 personer som hade HIV, och i Storbritannien analyserade forskare DNA från cirka 180 personer med hepatit C-viruset. Båda virusen kan spridas genom intravenös läkemedelsanvändning.
Teamet i Grekland fann att de som smittade hiv genom intravenös droganvändning var 2,5 gånger mer benägna att ha spår av HK2 i sitt genom än de som smittades på andra sätt, till exempel kön. Likaså i Storbritannien hade de som drabbats av hepatit C genom intravenös läkemedelsanvändning och var långtidsdroganvändare 3,6 gånger mer benägna att ha HK2 i sina gener än de som inte infekterades genom droganvändning.
Det var tidigare känt att hos personer med spår av HK2 i sitt DNA kan dessa spår hittas i en gen som heter RASGRF2, som spelar en roll i frisättningen av dopamin i hjärnan. Dopamin är en neurotransmitter som är tätt sammankopplad med hjärnans nöjeskrets och anses främja upprepningen av angenäm aktiviteter. Dessutom kan kemikalien förändra hjärnans kabel för att få någon att upprepa angenäm aktiviteter, enligt National Institute on Drug Abuse. Droganvändning är känd för att frigöra stora kraftiga dopamin i hjärnan.
I den andra delen av studien undersökte forskarna huruvida HK2-spår hade något inflytande på mänskliga gener. I ett laboratoriumexperiment använde forskarna genetiska "saxar" - CRISPR-Cas9 - för att sätta in spår av HK2 i DNA från mänskliga celler som inte redan innehöll det. Specifikt infogade de virala spår på den exakta platsen där det har hittats i mänskligt DNA, i RASGRF2-genen.
De fann att infogning av spår av det antika viruset förändrade uttrycksmönstret för RASGRF2; med andra ord, det förändrade processen genom vilken information lagrad i DNA användes för att skapa proteiner.
Eftersom detta andra experiment gjordes i laboratorierätter, inte hos människor, förblir effekten av detta fynd på beroendeframkallande beteenden oklart.
Kan inriktning på antika virus leda till bättre ingrepp?
Den nya studien är "första gången som visade att en gammal viral infogning som varierande finns i befolkningen har en mätbar, i detta fall skadlig effekt på vår biologi", säger författaren Aris Katzourakis, professor i evolution och genomik vid University of Oxford som ledde Storbritanniens del av studien. Katzourakis tillade att den första delen av studien - i vilken forskarna observerade högre frekvenser av virala spår hos läkemedelsanvändare - bara visar en förening, men den andra delen av experimentet visar de virusinföringar som orsakar förändringar i cellens biologi.
Katsourakis berättade också för Live Science om att "integrationen av viruset inträffade för tusentals år sedan. Det är beroendeframkallande beteende som vi ser idag." I sitt papper föreslog forskarna att kanske, vid ett tillfälle, var integrationen av detta virus gynnsamt för människor, och det är därför det rådde under en tid, och undgick att greppa det naturliga urvalet.
Nu hoppas lagen att förstå exakt hur HK2-spåren kan påverka beroendeframkallande beteenden. Detta kan potentiellt leda till "bättre interventionsstrategier", sade Katsourakis. "Om vi kan göra ett läkemedel för att rikta in denna infogning, kan vi vara på ett bättre ställe att hjälpa människor att återhämta sig från denna typ av beteende."
"Jag tror att konsekvenserna av denna forskning är enorma," sa Andrew Xiao, lektor i genetik vid Yale Universitys stamcellscenter som inte ingick i studien. "Det säger att det finns många känsliga platser som kommer att bli föremål för viral integration." Människor har misstänkt detta och har samlat in data om det under lång tid, men "Jag tror att relevansen för människors sjukdom är ganska färsk", sa han till Live Science.
Fortfarande krävs mycket mer forskning. "Jag tycker att det är en mycket bra start för mycket intressant arbete som ligger framför", tillade Xiao.
