在COVID-19大流行的最初幾個(gè)月,分析測(cè)試結(jié)果的醫(yī)護(hù)人員發(fā)現(xiàn):已經(jīng)從COVID-19中康復(fù)的病人有時(shí)會(huì)在幾周甚至幾個(gè)月后的PCR測(cè)試中莫名其妙地出現(xiàn)陽(yáng)性。
這些人并未二次感染COVID-19,從他們的樣本中也沒有分離出活的病毒。而且,RNA的壽命通常很短,所以陽(yáng)性測(cè)試不太可能是殘留RNA的結(jié)果。
2021年5月7日,《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》(PNAS)在線發(fā)表了一篇有關(guān)于新冠病毒對(duì)人體基因組影響的研究論文,可能為一些病人在從COVID-19中恢復(fù)后繼續(xù)檢測(cè)出陽(yáng)性提供了答案。同時(shí)也引發(fā)了學(xué)術(shù)界及各社交媒體的激烈討論。
人體細(xì)胞基因工程實(shí)驗(yàn)室研究表明,SARS-CoV-2的RNA(圖中藍(lán)色區(qū)域)可以在患者中反轉(zhuǎn)錄為DNA,并“感染”其染色體(圖源自SCIENCE SOURCE)。
這篇文章來自兩位麻省理工學(xué)院(MIT)的知名科學(xué)家:
干細(xì)胞生物學(xué)家Rudolf Jaenisch教授和基因調(diào)控專家Richard Young教授,二人同時(shí)也是美國(guó)科學(xué)院院士。
2020年12月,Rudolf Jaenisch教授和Richard Young教授的科研團(tuán)隊(duì)在bioRxiv的預(yù)印本網(wǎng)站上首次發(fā)布了關(guān)于新冠病毒對(duì)人體基因組影響的體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)初步結(jié)果,并提出了“以RNA作為
遺傳物質(zhì)的新冠病毒具有將自身病毒序列整合至人類基因組中的能力”這一觀點(diǎn)。
新冠病毒,作為2020年席卷全球的疫情罪魁禍?zhǔn)?,?a target="_blank" >遺傳物質(zhì)為RNA,在極為罕見的情況下,人類細(xì)胞里的反轉(zhuǎn)錄酶會(huì)將RNA轉(zhuǎn)變成DNA,并將它們插入到染色體中。這種反轉(zhuǎn)錄酶由LINE-1元件編碼,在人類基因組中非常常見,這也是原先反轉(zhuǎn)錄病毒感染人類后留下的痕跡。
作為前提,研究人員們通過試管驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明了LINE-1元件的人類細(xì)胞在感染新冠病毒后,病毒基因序列能插入細(xì)胞的染色體這一現(xiàn)象。
但相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者們很快便對(duì)該
實(shí)驗(yàn)方法提出了質(zhì)疑和批判:認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)結(jié)果和觀點(diǎn)更有可能是
實(shí)驗(yàn)技術(shù)本身所導(dǎo)致,而非現(xiàn)實(shí)人體細(xì)胞內(nèi)真正會(huì)的發(fā)生反轉(zhuǎn)錄、整合、以及表達(dá)。
來自康奈爾大學(xué)主研究人類基因組中內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒的Cedric Feschotte及許多科學(xué)家提出了代表性的質(zhì)疑觀點(diǎn):人類和病毒DNA痕跡的假定嵌合體通常是由染色體中相對(duì)應(yīng)蛋白功能域所創(chuàng)造的,用一句話總結(jié)來講,人類病毒序列“比起真正的逆轉(zhuǎn)錄,整合和表達(dá)的結(jié)果更多可能僅僅是方法論的產(chǎn)物?!辈⒃谫|(zhì)疑的同時(shí)呼吁提出該觀點(diǎn)的兩位學(xué)者拿出更高質(zhì)量和具有說服力的數(shù)據(jù)。
為了驗(yàn)證所提出觀點(diǎn)的假設(shè),Jaenisch教授和Richard Young教授很快帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)對(duì)實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行了補(bǔ)充,通過使用
納米孔長(zhǎng)讀序列測(cè)序、全基因組雙端測(cè)序以及Tn5轉(zhuǎn)座酶標(biāo)記的DNA整合位點(diǎn)高通量測(cè)序三種不同的方法來分別檢測(cè)了納入受感染細(xì)胞基因組的基因組SARS-CoV-2序列,在這其中,每一種方法的結(jié)果都證明了SARS-CoV-2序列可以被整合到宿主細(xì)胞的基因組中。
“現(xiàn)在,我們有明確的證據(jù)表明冠狀病毒序列可以整合到基因組中?!?div style="height:15px;">

納米孔測(cè)序讀取的嵌合序列顯示了整合病毒序列兩側(cè)的全長(zhǎng)SARS-CoV-2NC亞基因組RNA序列(粉色)和人類基因組序列(藍(lán)色)的整合,表明了新冠病毒序列(粉色)可以將自身片段插入到人類基因組中(藍(lán)色)。
2021年5月6日,研究團(tuán)隊(duì)在補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)后將結(jié)果在線發(fā)表在了《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》(PNAS)上,《Science》雜志也對(duì)這一主題進(jìn)行了詳細(xì)探討。
https://www.pnas.org/content/118/21/e2105968118
在該篇新論文中,為了增加檢測(cè)到罕見整合事件的可能性,研究團(tuán)隊(duì)在感染SARS-CoV-2之前,用LINE1的表達(dá)質(zhì)粒轉(zhuǎn)染了HEK293T細(xì)胞,而后從細(xì)胞中分離出DNA,通過PCR檢測(cè)到受感染細(xì)胞中SARS-CoV-2核觸接體(NC)序列的DNA拷貝副本,并克隆了完整的NC基因,最后通過桑格測(cè)序確認(rèn)了病毒的DNA序列(NC)。這些結(jié)果表明,SARS-CoV-2RNA可以被逆轉(zhuǎn)錄,由此產(chǎn)生的DNA可以被整合到宿主細(xì)胞的基因組中。
此外,作者在新發(fā)表的論文中承認(rèn)了先前提出的觀點(diǎn)假設(shè)在
實(shí)驗(yàn)技術(shù)上產(chǎn)生人類病毒嵌合體的偶然性是存在的,但這不足以解釋所觀察到的“病毒-人類”嵌合DNA的水平。研究人員們也的確在整合的病毒序列旁邊觀察到了LINE-1元件的一部分位于整合的病毒
遺傳序列的兩側(cè),這一現(xiàn)象進(jìn)一步支持了他們的原本提出假設(shè)。
在實(shí)驗(yàn)補(bǔ)充階段期間,研究團(tuán)隊(duì)還與最初的懷疑觀點(diǎn)假設(shè)的學(xué)者之一,國(guó)家癌癥研究所的斯蒂芬·休斯(Stephen Hughes)開展了合作,其提出了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn),基于病毒序列相對(duì)于人類病毒序列的方向來證實(shí)基因組整合現(xiàn)象是真實(shí)還是虛構(gòu),結(jié)果最終證明了最初假設(shè)的正確性。
“事實(shí)證明,數(shù)據(jù)分析非常重要?!弊鳛樵撈狿NAS論文的共同作者,Hughes教授如是說道。
不過,一部分新冠病毒相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的學(xué)者很快對(duì)該篇文章提出了新的疑慮,認(rèn)為這篇論文雖在體外細(xì)胞培養(yǎng)層面得到的整合數(shù)據(jù)要比預(yù)印本要更有可信度一點(diǎn),但數(shù)據(jù)的各方面說服力上依然不算非常令人信服。除此之外,該篇論文基于體外人體細(xì)胞實(shí)驗(yàn)?zāi)M,對(duì)COVID-19患者活體以及尸檢的組織中檢測(cè)SARS-CoV-2整合基因組所取得的數(shù)據(jù),在面對(duì)人類健康或是
診斷方向上是否有參考和實(shí)踐意義,也還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。
“目前我們沒有在正?;颊呱砩峡吹交蚪M整合的證據(jù),我最多相信在過表達(dá)L1(LINE-1)的感染細(xì)胞系中能檢測(cè)到新冠病毒RNA的轉(zhuǎn)座事件。即便這些觀察最終真的有臨床或生物學(xué)重要性,現(xiàn)在也只不過是純粹的猜測(cè)?!盋edric Feschotte教授點(diǎn)評(píng)道。
對(duì)此,論文作者之一的Young教授承認(rèn):“當(dāng)下我們確實(shí)還沒有直接證據(jù)可以證明這一觀點(diǎn)?!?div style="height:15px;">
而關(guān)于這一話題,哈雷德·哈欽森癌癥研究中心研究人類基因組中古代病毒的專家哈米特·馬利克也發(fā)表了個(gè)人觀點(diǎn),其認(rèn)為在正常情況下,人類細(xì)胞中幾乎沒有可用的逆轉(zhuǎn)錄機(jī)制,整合病毒基因組的出現(xiàn)概率可以說是微乎其微。
自2020年12月以來,隨著新冠疫情的發(fā)酵,關(guān)于該觀點(diǎn)假設(shè)的爭(zhēng)議明顯增加。Young教授和Jaenisch教授都表示,他們?cè)赽ioRxiv預(yù)印本網(wǎng)站上收到的意見,質(zhì)疑以及批評(píng)比其職業(yè)生涯中的任何研究都要激烈。一名弗吉尼亞大學(xué)的微生物學(xué)家以名為Marie-Louise Hammarskj?的ld在bioRxiv上直接留言道:“如果曾經(jīng)有一個(gè)應(yīng)該刪除的預(yù)印本,那我認(rèn)為是這個(gè)!考慮到完全目前缺乏相關(guān)證據(jù),將其作為預(yù)印本是極不負(fù)責(zé)任的。一些疫苗懷疑論者現(xiàn)在正在使用這篇文章傳達(dá)的觀點(diǎn)來傳播對(duì)新疫苗的懷疑?!?div style="height:15px;">