Podstawowe pytanie to jak powstają nowotwory. Elementem niezbędnym cyklu życiowego naszych komórek jest powielanie czyli replikacja informacji genetycznej. Nośnikiem informacji jest kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA), który pełni funkcję matrycy do syntezy białek. Zachodzi ona podczas fazy S interfazy, czyli fazy międzypodziałowej, a jej celem jest wyposażenie komórek potomnych w kompletną informację genetyczną. Sekwencja zasad DNA decyduje o kolejności aminokwasów, a zatem o strukturze oraz własnościach białek. Przed podziałem komórki musi dojść do skopiowania tej informacji, tak aby jeden komplet cząsteczek DNA (chromosomów) trafił do każdej komórki potomnej. Replikacja DNA musi być ściśle kontrolowana. Jeśli bowiem do komórki potomnej trafi niekompletna lub obarczona błędem informacja genetyczna, to taka komórka nie będzie w stanie prawidłowo funkcjonować, co zazwyczaj prowadzi do jej śmierci. Niekiedy, w wyniku otrzymania błędnych informacji, komórka przechodzi transformację nowotworową. Dlatego dokładne zrozumienie procesu replikacji DNA jest bardzo ważne w kontekście opracowywania skutecznych metod zapobiegania i leczenia nowotworów.

Rozmnażanie wirusów, które nie posiadają komórki, polega na replikacji DNA lub RNA w naszych komórkach. Wiele wirusów nie ma DNA i jego funkcje w przenoszeniu informacji genetycznej pełni mniej zaawansowany ewolucyjnie RNA. Podczas replikacji RNA ryzyko błędu jest kilka rzędów wielkości większe niż w przypadku replikacji DNA. Wynika to z braku mechanizmów naprawczych, np. braku korekty włączanych zasad przez polimerazę RNA. Proces powielania się retrowirusów (np. wirusa HIV) polega na tym, że przy powstawaniu nowych cząsteczek RNA obecne jest pośrednie stadium przepisywania informacji genetycznej na DNA – odwrotna transkrypcja. W procesie tym bierze udział enzym replikaza RNA, czyli polimeraza RNA zależna od RNA. Możemy opisać wspólny mechanizm namnażania się wirusów, jednakowy dla wszystkich ich rodzajów. Wirion, czyli cząstka wirusowa, stanowi swoistą kapsułę transportową przenoszącą materiał genetyczny, więc kiedy opuści komórkę, w której się namnożył, może dotrzeć do kolejnej, by kontynuować proces replikacji. Kiedy już do tego dojdzie, przyczepia się do niej za pośrednictwem białek powierzchniowych. Wybiera konkretny receptor, czyli białko, które jest swoiste dla konkretnego wirusa. Skutkiem tego różne wirusy zakażają różne gatunki, np. tylko człowieka albo także inne ssaki, określa to też rodzaje komórek w organizmie, które wirus może zainfekować. Wirus musi trafić na receptor komórkowy o określonej strukturze trójwymiarowej, odpowiadającej jego białku powierzchniowemu, opisanemu przez konkretny gen. Później musi przeniknąć przez błonę cytoplazmatyczną komórki. Kiedy już wniknie do cytoplazmy, następuje uwolnienie jego materiału genetycznego, którym jest RNA lub DNA. Namnażanie zaczyna się od produkcji genów wczesnych, czyli tych, które są wirusowi potrzebne na samym początku. To geny blokujące niektóre funkcje komórki i przesuwające wydatkowanie energii na namnażanie wirusa.

W momencie, kiedy komórka jest przygotowana tak, że zaczyna wspierać replikację wirusa, dochodzi do powielenia genomu, czyli wyprodukowania jak największej liczby kopii DNA lub RNA wirusa. W tym samym czasie rozpoczyna się synteza białek, które utworzą jego pancerzyk, zwany kapsydem. Ostatni proces to uwolnienie wirusa z komórki. Może się on wiązać, choć nie zawsze, ze zniszczeniem komórki. Część RNA wirusa może pozostać w komórce, która nie została zniszczona. Naukowcy udowodnili, że w skład ludzkiego genomu wchodzą sekwencje retrowirusowe, czyli sekwencje genetyczne wirusów z rodziny Retroviridae, do której należy m.in. HIV. Jest ich stosunkowo dużo, to zauważalny odsetek naszego genomowego DNA. W trakcie ewolucji człowiek miał kontakt z retrowirusami, nasi ewolucyjni przodkowie ulegali zakażeniom. Po zakażeniu genom wirusa – wyjściowo RNA – ulega przepisaniu na DNA dzięki enzymowi zwanemu odwrotną transkryptazą. Powstaje kopia DNA genomu wirusa i właśnie to DNA zostaje włączone do genomu ludzkiej komórki. Taką formę zintegrowanego wirusowego DNA nazywamy prowirusem. Jak nasz organizm poradził sobie z infekcją, wirusowe DNA pozostaje na zawsze w naszych komórkach. I okazuje się, że jest ono przez nas dziedziczone, przechodzi z pokolenia na pokolenie. Przy każdej kolejnej infekcji nowym gatunkiem retrowirusa sytuacja się powtarza.

Kiedy to sobie przemnożymy przez wszystkie gatunki i pokolenia, które poprzedzały współczesnego człowieka, okaże się, że mamy w naszym genomie dość solidną bazę retrowirusowego DNA. Znajdziemy w nim DNA zarówno tych wirusów, z którymi uważamy że człowiek zetknął się stosunkowo niedawno, jak np. HIV czy HTLV, ale także starożytne sekwencje wirusowe np. ERV (tzw. retrowirusy endogenne). Niektóre sekwencje ERV zawierają geny potrzebne naszemu organizmowi, np. związane z produkcją energii czy odpornością.

Niedawno naukowcy doszli do wniosku, że pewien retrowirus, który zakaził pierwotne ssaki mniej więcej 100 mln lat temu, miał swój udział w tworzeniu się łożyska. Zatem bez tych endogennych wirusów nasza ewolucja wyglądałaby zupełnie inaczej. Geny pochodzące od endogennych retrowirusów biorą udział w procesie zapamiętywania informacji. Chodzi o specyficzny typ RNA transportowanego między neuronami w mózgu. Jest ono niezbędne, by proces zapamiętywania przebiegał prawidłowo, a jego transport odbywa się wewnątrz pseudokapsydu wirusowego, zbudowanego z białek retrowirusowych. Białka o pochodzeniu wirusowym towarzyszą człowiekowi od tak dawna, że weszły w skład naszych komórek i bez nich nie bylibyśmy w stanie prawidłowo się uczyć.

Z tego wynika, że błędna informacja podczas replikacji, przez którą komórka przechodzi transformację nowotworową może być spowodowana wirusem. Firmy farmaceutyczne testują podczas badań klinicznych szczepionki na raka. Szczepionka, jak każdy lek, może powodować skutki uboczne, dlatego najlepszym rozwiązaniem aby nie zachorować jest nie dopuszczenie do osłabienia organizmu. Oprócz ruchu i czystego powietrza bardzo ważne jest zdrowe odżywianie. Jeżeli jest to trudne do wykonania to warto wspomagać się suplementami diety. Ważne żeby były naturalne a nie syntetyczne.

Adam Zieliński