新冠病毒可“植入”人体基因组？PNAS最新学术研究引争议

在COVID-19大流行的最初几个月，分析测试结果的医护人员发现：已经从COVID-19中康复的病人有时会在几周甚至几个月后的PCR测试中莫名其妙地出现阳性。

这些人并未二次感染COVID-19，从他们的样本中也没有分离出活的病毒。而且，RNA的寿命通常很短，所以阳性测试不太可能是残留RNA的结果。

2021年5月7日，《美国国家科学院院刊》（PNAS）在线发表了一篇有关于新冠病毒对人体基因组影响的研究论文，可能为一些病人在从COVID-19中恢复后继续检测出阳性提供了答案。同时也引发了学术界及各社交媒体的激烈讨论。

人体细胞基因工程实验室研究表明，SARS-CoV-2的RNA（图中蓝色区域）可以在患者中反转录为DNA，并“感染”其染色体（图源自SCIENCE SOURCE）。

这篇文章来自两位麻省理工学院（MIT）的知名科学家：干细胞生物学家Rudolf Jaenisch教授和基因调控专家Richard Young教授，二人同时也是美国科学院院士。

2020年12月，Rudolf Jaenisch教授和Richard Young教授的科研团队在bioRxiv的预印本网站上首次发布了关于新冠病毒对人体基因组影响的体外细胞实验初步结果，并提出了“以RNA作为遗传物质的新冠病毒具有将自身病毒序列整合至人类基因组中的能力”这一观点。

新冠病毒，作为2020年席卷全球的疫情罪魁祸首，其遗传物质为RNA，在极为罕见的情况下，人类细胞里的反转录酶会将RNA转变成DNA，并将它们插入到染色体中。这种反转录酶由LINE-1元件编码，在人类基因组中非常常见，这也是原先反转录病毒感染人类后留下的痕迹。

作为前提，研究人员们通过试管验证实验表明了LINE-1元件的人类细胞在感染新冠病毒后，病毒基因序列能插入细胞的染色体这一现象。

但相关领域的学者们很快便对该实验方法提出了质疑和批判：认为该实验结果和观点更有可能是实验技术本身所导致，而非现实人体细胞内真正会的发生反转录、整合、以及表达。

来自康奈尔大学主研究人类基因组中内源性逆转录病毒的Cedric Feschotte及许多科学家提出了代表性的质疑观点：人类和病毒DNA痕迹的假定嵌合体通常是由染色体中相对应蛋白功能域所创造的，用一句话总结来讲，人类病毒序列“比起真正的逆转录，整合和表达的结果更多可能仅仅是方法论的产物。”并在质疑的同时呼吁提出该观点的两位学者拿出更高质量和具有说服力的数据。

为了验证所提出观点的假设，Jaenisch教授和Richard Young教授很快带领团队对实验研究进行了补充，通过使用纳米孔长读序列测序、全基因组双端测序以及Tn5转座酶标记的DNA整合位点高通量测序三种不同的方法来分别检测了纳入受感染细胞基因组的基因组SARS-CoV-2序列，在这其中，每一种方法的结果都证明了SARS-CoV-2序列可以被整合到宿主细胞的基因组中。

“现在，我们有明确的证据表明冠状病毒序列可以整合到基因组中。”

纳米孔测序读取的嵌合序列显示了整合病毒序列两侧的全长SARS-CoV-2NC亚基因组RNA序列（粉色)和人类基因组序列(蓝色）的整合，表明了新冠病毒序列（粉色）可以将自身片段插入到人类基因组中（蓝色）。

2021年5月6日，研究团队在补充实验后将结果在线发表在了《美国国家科学院院刊》（PNAS）上，《Science》杂志也对这一主题进行了详细探讨。

在该篇新论文中，为了增加检测到罕见整合事件的可能性，研究团队在感染SARS-CoV-2之前，用LINE1的表达质粒转染了HEK293T细胞，而后从细胞中分离出DNA，通过PCR检测到受感染细胞中SARS-CoV-2核触接体(NC)序列的DNA拷贝副本，并克隆了完整的NC基因，最后通过桑格测序确认了病毒的DNA序列(NC)。这些结果表明，SARS-CoV-2RNA可以被逆转录，由此产生的DNA可以被整合到宿主细胞的基因组中。

此外，作者在新发表的论文中承认了先前提出的观点假设在实验技术上产生人类病毒嵌合体的偶然性是存在的，但这不足以解释所观察到的“病毒-人类”嵌合DNA的水平。研究人员们也的确在整合的病毒序列旁边观察到了LINE-1元件的一部分位于整合的病毒遗传序列的两侧，这一现象进一步支持了他们的原本提出假设。

在实验补充阶段期间，研究团队还与最初的怀疑观点假设的学者之一，国家癌症研究所的斯蒂芬·休斯（Stephen Hughes）开展了合作，其提出了一项实验，基于病毒序列相对于人类病毒序列的方向来证实基因组整合现象是真实还是虚构，结果最终证明了最初假设的正确性。

“事实证明，数据分析非常重要。”作为该篇PNAS论文的共同作者，Hughes教授如是说道。

不过，一部分新冠病毒相关领域内的学者很快对该篇文章提出了新的疑虑，认为这篇论文虽在体外细胞培养层面得到的整合数据要比预印本要更有可信度一点，但数据的各方面说服力上依然不算非常令人信服。除此之外，该篇论文基于体外人体细胞实验模拟，对COVID-19患者活体以及尸检的组织中检测SARS-CoV-2整合基因组所取得的数据，在面对人类健康或是诊断方向上是否有参考和实践意义，也还有待进一步验证。

“目前我们没有在正常患者身上看到基因组整合的证据，我最多相信在过表达L1（LINE-1）的感染细胞系中能检测到新冠病毒RNA的转座事件。即便这些观察最终真的有临床或生物学重要性，现在也只不过是纯粹的猜测。”Cedric Feschotte教授点评道。

对此，论文作者之一的Young教授承认：“当下我们确实还没有直接证据可以证明这一观点。”

而关于这一话题，哈雷德·哈钦森癌症研究中心研究人类基因组中古代病毒的专家哈米特·马利克也发表了个人观点，其认为在正常情况下，人类细胞中几乎没有可用的逆转录机制，整合病毒基因组的出现概率可以说是微乎其微。

自2020年12月以来，随着新冠疫情的发酵，关于该观点假设的争议明显增加。Young教授和Jaenisch教授都表示，他们在bioRxiv预印本网站上收到的意见，质疑以及批评比其职业生涯中的任何研究都要激烈。一名弗吉尼亚大学的微生物学家以名为Marie-Louise Hammarskjö的ld在bioRxiv上直接留言道：“如果曾经有一个应该删除的预印本，那我认为是这个！考虑到完全目前缺乏相关证据，将其作为预印本是极不负责任的。一些疫苗怀疑论者现在正在使用这篇文章传达的观点来传播对新疫苗的怀疑。”

所以，对此你们怎么看？

参考资料：

[1] Further evidence offered for claim that genes of pandemic coronavirus can integrate with human DNA， Retrieved May 6， 2021， from https：//www.sciencemag.org/news/2021/05/further-evidence-offered-claim-genes-pandemic-coronavirus-can-integrate-human-dna[2] Liguo Zhang et al.， (2021)， Reverse-transcribed SARS-CoV-2 RNA can integrate into the genome of cultured human cells and can be expressed in patient-derived tissues， PNAS， DOI： https：//doi.org/10.1073/pnas.2105968118