Human endogenous retroviruses (HERVs) are retrotransposons of the human genome, i.e. genetic components that can reproduce into new genomic positions via an RNA transposition intermediate. HERVs became part of human DNA millions of years ago, in consequence to infections of the germline by exogenous retroviruses; they now constitute 8% of human DNA, while protein coding sequences account approximately for 2.9% of human genetic material. HERVs form a rich set of repetitive traits, which are for the most part fragmentary and incomplete. Long considered as ‘junk DNA’, HERVs have recently been shown to have a fundamental role in embryogenesis (e.g. by synthesizing syncytin-1 and -2, both of which are essential to syncytiotrophoblast development). Moreover, evidence from infectiology about HERV modulation in the course of viral infections (both chronic and acute) indicates that HERVs may play a role in inflammatory response; other ongoing studies are also uncovering HERVs’ function in autoimmunity, as well as in various domains of pathology such as oncology, neurology, and psychiatry. This study evaluates the pol gene expression in HERV-K, -W, and -H in children affected by respiratory syncytial virus (hRSV) and influenza viruses. The study group included 36 pediatric patients (ages < 18), all of whom were hospitalized at the Ospedale Infantile Regina Margherita (Turin) between 15/01/2020 and 15/03/2020, when hRSV and flu activity was expected to peak. All subjects in the study group were administered a routine CBC test, and diagnosed with viral infection via antigen testing and molecular testing (PCR) conducted on nasopharyngeal swab specimens. The transcriptional levels of the pol gene in HERV-K, -W, and -H were analyzed via real-time PCR. The study group included 13 patients (7 females, 6 males) affected by influenza, 20 patients (11 females, 9 males) affected by hRSV, and 3 patients (all females) who tested positive for both viruses, for a total of 36 patients. The average age of influenza patients was 4.09 years; that of hRSV patients was 1.83 years old. The control group included 80 healthy individuals (47 males and 33 females) on average 3.15 years old. We found that levels of pol gene expression in both hRVS and influenza patients were significantly lower than those measured in the control group. What may be responsible for this difference remains to be ascertained. However, this result confirms earlier studies that described the same kind of HERV modulation and associated HERV hypoexpression in cases of influenza. Interpretation of our data should take into account the following limitations: (a) given its relatively small size, the study group cannot be representative of the broader pediatric population; (b) it is at present impossible to quantify and assess the impact of variables (e.g. cortisone therapies) that conceivably might have interfered with pol gene expression in some of the patients. Additional data from future studies could contribute to answering some of the questions we outline in this study, while allowing us to assess the validity of our hypotheses and to outline potentially important proposals for the prevention, management, and treatment of the viral conditions under consideration.
I retrovirus endogeni umani (HERV, human endogenous retrovirus) sono retrotrasposoni integrati nel genoma umano, cioè elementi in grado di riprodursi in nuove posizioni del genoma attraverso un intermedio ad RNA. Gli HERV sono entrati a far parte nel DNA umano milioni di anni fa, a seguito di infezioni della linea germinale da parte di retrovirus esogeni. Questi tratti costituiscono circa l’8% del materiale genetico umano, mentre le sequenze genetiche codificanti per proteine corrispondono approssimativamente al 2.9%. Gli HERV costituiscono un ricco insieme di tratti ripetitivi, per lo più frammentati ed incompleti; per molti anni sono stati considerati “junk-DNA”, ma da recenti studi emergono evidenze che smentiscono questa visione. Ne è stato dimostrato il ruolo fondamentale nell’embriogenesi in cui gli HERV sono coinvolti nella sintesi della sincitina 1 e 2, entrambe essenziali per lo sviluppo del sinciziotrofoblasto. Ne si stanno inoltre delineando i contributi all’autoimmunità, e la loro funzione in numerosi contesti patologici come ad esempio nell’oncologia, neurologia, psichiatria. In ambito infettivologico, lo studio della modulazione degli HERV nel corso di infezini virali acute e croniche suggerirebbe un loro coinvolgimento nella risposta infiammatoria. Il presente studio si propone di valutare l’espressione del gene pol di HERV-K, W ed H in bambini con infezione da virus respiratorio sinciziale (RSV) e virus influenzali. Lo studio si basa sulla valutazione di un gruppo di pazienti pediatrici (< 18 anni di età) formato includendo soggetti nel periodo di picco stagionale della circolazione dei virus di interesse, in particolare tra il 15/01/2020 e il 15/03/2020. Sono stati inclusi nel campione di esame i bambini con diagnosi di infezione virale confermata dalle analisi di laboratorio (test antigenico e test molecolare (PCR) su tampone nasofaringeo), e per i quali fosse stato richiesto un emocromo nel corso dell’iter terapeutico. Tutti i soggetti in studio sono stati ricoverati presso l’Ospedale Infantile Regina Margherita di Torino. I livelli trascrizionali del gene pol di HERV-K, W ed H sono stati analizzati tramite PCR real-time. Il gruppo in studio comprende 13 pazienti affetti da influenza (7 femmine e 6 maschi), 20 con infezione da RSV (11 femmine e 9 maschi) e 3 pazienti (femmine) con coinfezione RSV-influenza per un totale di 36 soggetti. L’età media dei pazienti con infezione da influenza è 4.09 anni e quella dei positivi al virus respiratorio sinciziale di 1.83 anni. Il gruppo di controllo (80 soggetti sani, di cui 47 maschi e 33 femmine) presenta un’età media di 3.15 anni. I risultati documentano che l’espressione del gene pol sia in pazienti affetti da influenza che da RSV è significativamente più bassa di quella misurata nel gruppo di controllo. La causa di questo fenomeno rimane da chiarire; tuttavia, questo risultato conferma delle valutazioni prececenti che hanno descritto lo stesso tipo di modulazione degli HERV, e ipoespressione ad essa associata, nel contesto della malattia influenzale. Lo studio presenta alcuni limiti: la numerosità campionaria è insufficiente a rappresentare in modo affidabile la popolazione pediatrica; inoltre non è stato possibile quantificare il peso di alcune variabili potenzialmente interferenti con l’espressione HERV come l’assunzione di terapia cortisonica da parte dei pazienti in studio. La raccolta e l’analisi di nuovi dati, tramite il disegno di ulteriori studi, potrebbero dirimere gli interrogativi aperti, permettere di valutare la validità delle ipotesi avanzate e far emergere eventuali preziose prospettive di prevenzione, gestione e terapia dei quadri virali.
Retrovirus endogeni umani: studio dell'espressione del gene pol di HERV-K, W ed H in bambini affetti da RSV e Influenza
PELLEGRINO, MARIACHIARA
2019/2020
Abstract
I retrovirus endogeni umani (HERV, human endogenous retrovirus) sono retrotrasposoni integrati nel genoma umano, cioè elementi in grado di riprodursi in nuove posizioni del genoma attraverso un intermedio ad RNA. Gli HERV sono entrati a far parte nel DNA umano milioni di anni fa, a seguito di infezioni della linea germinale da parte di retrovirus esogeni. Questi tratti costituiscono circa l’8% del materiale genetico umano, mentre le sequenze genetiche codificanti per proteine corrispondono approssimativamente al 2.9%. Gli HERV costituiscono un ricco insieme di tratti ripetitivi, per lo più frammentati ed incompleti; per molti anni sono stati considerati “junk-DNA”, ma da recenti studi emergono evidenze che smentiscono questa visione. Ne è stato dimostrato il ruolo fondamentale nell’embriogenesi in cui gli HERV sono coinvolti nella sintesi della sincitina 1 e 2, entrambe essenziali per lo sviluppo del sinciziotrofoblasto. Ne si stanno inoltre delineando i contributi all’autoimmunità, e la loro funzione in numerosi contesti patologici come ad esempio nell’oncologia, neurologia, psichiatria. In ambito infettivologico, lo studio della modulazione degli HERV nel corso di infezini virali acute e croniche suggerirebbe un loro coinvolgimento nella risposta infiammatoria. Il presente studio si propone di valutare l’espressione del gene pol di HERV-K, W ed H in bambini con infezione da virus respiratorio sinciziale (RSV) e virus influenzali. Lo studio si basa sulla valutazione di un gruppo di pazienti pediatrici (< 18 anni di età) formato includendo soggetti nel periodo di picco stagionale della circolazione dei virus di interesse, in particolare tra il 15/01/2020 e il 15/03/2020. Sono stati inclusi nel campione di esame i bambini con diagnosi di infezione virale confermata dalle analisi di laboratorio (test antigenico e test molecolare (PCR) su tampone nasofaringeo), e per i quali fosse stato richiesto un emocromo nel corso dell’iter terapeutico. Tutti i soggetti in studio sono stati ricoverati presso l’Ospedale Infantile Regina Margherita di Torino. I livelli trascrizionali del gene pol di HERV-K, W ed H sono stati analizzati tramite PCR real-time. Il gruppo in studio comprende 13 pazienti affetti da influenza (7 femmine e 6 maschi), 20 con infezione da RSV (11 femmine e 9 maschi) e 3 pazienti (femmine) con coinfezione RSV-influenza per un totale di 36 soggetti. L’età media dei pazienti con infezione da influenza è 4.09 anni e quella dei positivi al virus respiratorio sinciziale di 1.83 anni. Il gruppo di controllo (80 soggetti sani, di cui 47 maschi e 33 femmine) presenta un’età media di 3.15 anni. I risultati documentano che l’espressione del gene pol sia in pazienti affetti da influenza che da RSV è significativamente più bassa di quella misurata nel gruppo di controllo. La causa di questo fenomeno rimane da chiarire; tuttavia, questo risultato conferma delle valutazioni prececenti che hanno descritto lo stesso tipo di modulazione degli HERV, e ipoespressione ad essa associata, nel contesto della malattia influenzale. Lo studio presenta alcuni limiti: la numerosità campionaria è insufficiente a rappresentare in modo affidabile la popolazione pediatrica; inoltre non è stato possibile quantificare il peso di alcune variabili potenzialmente interferenti con l’espressione HERV come l’assunzione di terapia cortisonica da parte dei pazienti in studio. La raccolta e l’analisi di nuovi dati, tramite il disegno di ulteriori studi, potrebbero dirimere gli interrogativi aperti, permettere di valutare la validità delle ipotesi avanzate e far emergere eventuali preziose prospettive di prevenzione, gestione e terapia dei quadri virali.| File | Dimensione | Formato | |
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https://hdl.handle.net/20.500.14240/733