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一个引起神仙打架的话题:SARS-CoV-2基因会整合到人的基因组中-北京博奥森生物技术有限公司
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一个引起神仙打架的话题:SARS-CoV-2基因会整合到人的基因组中
发表者:北京博奥森生物      发表时间:2021-1-18

COVID-19疫情暴发以来,新冠肺炎患者康复后PCR检测又呈现阳性,表明其再次被感染或久治不愈的现象被广泛报道,然而这些患者通常不具有传染性,可能为“复阳”而非“再感染”,其机制至今仍未阐明清楚。

2020年12月13日,麻省理工学院(MIT)的Rudolf Jaenisch在bioRxiv上发表了一篇名为“SARS-CoV-2 RNA reverse-transcribed and integrated into the human genome”的论文,该论文给出了一种新的线索:SARS-CoV-2 RNA可以逆转录并整合到人类基因组,整合基因序列的转录可能是PCR检测阳性的原因。尽管,这项研究引用了所公布的感染SARS-CoV-2的人基因序列来证实整合的发生,但是,目前的研究仍只是在实验室培养皿中发现了这种整合,这并不意味着SARS-CoV-2会像HIV那样在人类细胞中建立永久的遗传性驻留,从而不断产生新的拷贝。

一些科学家对这项新工作的重要性及其与人类健康的相关性存在分歧,甚至有一些科学家提出了严厉的批评。但也有一些经验丰富的逆转录病毒学家对此十分感兴趣。人类病毒学研究所的负责人罗伯特·加洛(Robert Gallo),应“科学”杂志的要求查看了最新发布的预印本之后说:“虽然有数据的支持,但仅是非常有趣的分子分析和推测。我很喜欢它,也猜它会是正确的,但确切的来讲这并不是一个完整的故事。”

领导这项工作的麻省理工学院(MIT)分子生物学家鲁道夫·雅尼施(Rudolf Jaenisch)说:“我们必须解决一些悬而未决的问题。”



       所有病毒都会将它们的遗传物质插入到它们感染的细胞中,但它通常与细胞自身的DNA保持分离。Jaenisch的团队对人们在康复后检测出SARS-CoV-2呈阳性的报道很感兴趣。他们想知道这些令人困惑的结果是否反映了聚合酶链式反应(PCR)检测的某种人为因素,毕竟,聚合酶链式反应(PCR)能在生物样本中检测到特异的病毒序列,比如鼻拭子,即使它们是不能产生新病毒的序列片段。Jaenisch与麻省理工学院的理查德·杨(Richard Young)的实验室合作,他说:“为什么人们在活动性感染消失很久之后,还会有这种阳性反应,而且这种阳性反应现在如此常见?。

       为了测试SARS-CoV-2的RNA基因组能否整合到我们染色体的DNA中,研究人员在人类细胞中添加了逆转录酶(RT)基因,RT是一种将RNA转化为DNA的酶,并将其与SARS-CoV-2一起培养。在实验中,研究人员使用了HIV的RT基因,还使用被称为LINE-1元件的人类DNA序列提供RT,LINE-1元件是古代逆转录病毒感染的残留物,约占人类基因组的17%。该研究小组在12月13日发表在bioRxiv上的预印本中报告称:产生这两种酶的细胞都会导致一些SARS-CoV-2 RNA片段转化为DNA,并整合到人类染色体中。

      如果LINE-1序列在人类细胞中自然产生RT, 那么在新冠患者身上,SARS-CoV-2的RNA可以被逆转录并整合到人类基因组中。这种现象也可能发生在同时感染SARS-CoV-2和艾滋病毒的人身上。任何一种情况都可以解释PCR检测到在“非真正感染的人”体内残留的冠状病毒遗传物质的原因。而且,这可能会对一些COVID-19的治疗研究造成混淆因为它们依赖PCR间接测量体内感染的SARS-CoV-2病毒数量变化。


       美国加州理工学院病毒学家、因发现逆转录酶而获得诺贝尔奖的戴维·巴尔的摩(David Baltimore)称:“这项新工作“令人印象深刻”,其发现“令人意外”,但Jaenisch和他的同事们只显示了SARS-CoV-2的基因组片段被整合到宿主基因组。因为它们都只是冠状病毒基因组的片段,并不能产生传染性的RNA或DNA,因此,在生物学上很可能是死胡同。有另一问题也不清楚:在人类体内携带逆转录子的细胞是会存活很长一段时间还是会死亡。这项工作提出了许多有趣的问题。”

       在格莱斯顿病毒学和免疫学研究所研究HIV的病毒学家Melanie Ott发表其观点说:“这项发现“相当刺激”,但需要全面的随访和确认。我相信在条件合适的情况下,逆转录可以在体外发生。”但他强调 “然而,SARS-CoV-2 RNA复制是在细胞质中特定的细胞器中进行的。它是否发生在受感染的细胞中,以及是否导致细胞核内的发生有意义的基因整合则是另一个问题。”

       塔夫茨大学的逆转录病毒学家John Coffin 评价这项新工作是“可信的”,有可信的证据表明LINE-1 RT可以使病毒基因整合到人体内,但,还不能使他深信不疑。人体内存在SARS-CoV-2序列的证据“应该更加确凿”,而Jaenisch团队进行的体外实验缺乏Coffin希望看到的对照实验。Coffin说:“总而言之,抛开作者的推测,我怀疑这一现象有很大程度的生物学相关性。”

       匹兹堡大学的逆转录病毒学家Zandrea Ambrose补充说:“如果真的发生这种整合,那么这种整合将是“极其罕见的”。”她指出,人类基因组中的LINE-1元件很少是活跃的。她说:“目前还不清楚感染SARS-CoV-2的不同原代细胞中的活性会怎样。”

      在推特上一位来自专门研究逆转录病毒的实验室的博士后研究员给出了特别严厉的批评,他甚至称这份预印本的结论是一种“强烈的、危险的、基本上没有根据的主张。”但,Jaenisch强调:“这篇论文清楚地陈述了作者认为发生的基因整合并不会导致传染性SARS-CoV-2产生。” Jaenisch又补充说:“让我们假设我们真的可以完全解决这些批评,这也是我正在努力做的,这也许不是什么值得担心的事情。”
References

Liguo Zhang, Alexsia Richards, Andrew Khalil, Emile Wogram, Haiting Ma, Richard A. Young, Rudolf Jaenisch. SARS-CoV-2 RNA reverse-transcribed and integrated into the human genome. bioRxiv (2020).https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.12.12.422516v1.full.pdf

 

Copyright: Jon Cohen, a staff writer forScience.


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