新冠肺炎病人康复是因为病毒整合进了他们的基因组？
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撰文 | 计永胜
责编 | 陈晓雪
在抗击新冠肺炎肺炎疫情的过程中，新冠肺炎的一些肺炎患者将从核酸检测中恢复过来。但我们无法从再阳性人群中分离出病毒，说明核酸的再阳性检测可能不是病毒再感染所致。
最近，美国麻省理工学院的一项研究为新冠肺炎患者的返老还童提供了一种可能的解释：他们发现SARS-CoV-2 (SARS-CoV-2)的核酸片段可以通过体外细胞实验整合到感染细胞的基因组中。这篇同行评议的论文于2020年12月13日发表在预印网站bioRxiv[1]上。
“这篇文章很有趣，也有潜在的意义，但需要谨慎对待。体外实验的结果可能无法在患者身上得到完全验证。”美国俄亥俄州立大学教授、病毒学家刘在接受《知识分子》采访时表示。
他说，虽然其他非逆转录病毒，如包括埃博拉病毒在内的RNA病毒被整合到脊椎动物基因组中，但SARS-CoV-2基因整合到患者基因组中的概率很小，可能不具有生物学和病理学意义。“如果有整合进人类基因组，根据整合位点的不同，可能会对正常细胞功能和外源病毒感染产生影响。无论如何，这方面需要更深入的研究。”
病毒学家、香港大学李嘉诚医学院生物医学学院教授金冬燕对这项研究持类似观点。他说，即使SARS-CoV-2 RNA可以整合到人类基因组中，人们也不应该恐慌，因为这些病毒只是片段，被感染的细胞会死亡，不会对人体产生实质性的影响。
“文章中来自自然感染细胞的数据是罕见且不确定的。在受感染支气管肺泡灌洗液的脱落细胞中，可能只有百万分之一到少数序列来自SARS-CoV-2与细胞RNA的嵌合体。因此，很难排除实验假象或误差，也无法证明SARS-CoV-2的核酸片段可以整合到自然感染的细胞中。”金冬妍说。
因发现逆转录酶而获得1975年诺贝尔生理学或医学奖的加州理工学院教授戴维巴尔的摩在接受《科学》杂志采访时也表示，“我们不知道人体内含有这种核酸片段的细胞是存活了很长时间还是死亡了。这项研究提出了许多有趣的问题。”[2]
在生物学的中心法则中，DNA的“信息”会被转录成RNA，RNA的“信息”又会被翻译成功能蛋白。以RNA为模板合成DNA的过程就是逆转录。众所周知，SARS-CoV-2是一种RNA病毒。一般情况下，它利用RNA聚合酶进行核酸复制，直接“读取”自己的RNA信息合成蛋白质，最后组装成病毒颗粒完成增殖。
麻省理工学院生物系白石生物医学研究所研究小组鲁道夫J想知道SARS-CoV-2的RNA片段能否通过逆转录整合到人类基因组中。
研究人员首先分析了SARS-CoV-2感染细胞(包括直接从新冠肺炎患者支气管肺泡灌洗液中分离的细胞样本)的RNA测序数据，发现很多RNA片段属于嵌合——，既有人类序列信息，也有病毒序列信息。在嵌合病毒核酸序列中，SARS-CoV-2的核衣壳RNA(N序列)所占比例最高。再者，样本中SARS-CoV-2的病毒载量越高，嵌合RNA片段越多。作者认为，这表明SARS-CoV-2的RNA可能通过反转录整合到患者的基因组中。
如果RNA被反转录，就需要一个工具，就是逆转录酶，可以把RNA转化成DNA。
然后，研究人员做了一个“理想化”的实验，人工使HEK293T细胞高表达LINE-1(一种基因调控元件，约占人类基因组的17%，可以编码逆转录酶，将病毒核酸片段整合到人类基因组中)，然后用SARS-CoV-2感染这些细胞。这里需要说明的是，HEK293T是来源于人胚胎肾细胞的细胞系，常用于生物蛋白的表达和重组逆转录病毒的生产。
两天后，研究人员提取了细胞基因组，并用世界卫生组织(WHO)提供的引物对核酸进行了测试。氮序列片段是阳性的。即使细胞中LINE-1的表达水平足够高，n序列也可以完全嵌合到基因组中。研究人员还发现，N序列(RNA)确实位于细胞核内，提示N序列可能在嵌合到基因组后被转录。
图1。传染性非典型肺炎冠状病毒2型氮序列位于HEK293T细胞核中，线1高表达。(来源：参考文献[1])
那么，SARS-CoV-2自然感染呼吸系统细胞会发生什么？
本研究发现SARS-CoV-2感染人肺腺癌细胞Calu3(非分离自人原代细胞)后，细胞内LINE-1水平升高3-4倍，在细胞基因组中检测到病毒N序列。
图2。SARS-CoV-2感染Calu3导致LINE-1水平升高，在细胞基因组中检测到n序列。(来源：参考文献[1])
SARS-CoV-2感染会引起免疫反应，免疫细胞会增加细胞因子(统称为各种免疫调节蛋白)的表达，甚至会出现“细胞因子风暴”，即细胞因子的表达在短时间内急剧增加。在这项研究中，研究人员发现，用含有各种细胞因子的条件培养基处理Calu3细胞后，LINE-1的水平也增加了。
图3。细胞因子孵育导致Calu3的LINE-1水平增加(来源：参考文献[1])
研究人员认为，SARS-CoV-2感染导致细胞因子水平升高，会诱导宿主细胞中逆转录元件LINE-1的表达增加，进而有助于将SARS-CoV-2的核酸序列嵌合到细胞基因组中。这些嵌合核酸序列主要是核衣壳序列，可以再次转录成RNA，但不会产生病毒颗粒。所以，这可以解释为什么核酸检测是再阳性，却检测不到病毒。
最后，文章还指出，由于SARS-CoV-2的核酸片段可以整合到宿主基因组中，“传统的核酸检测方法可能不能很好地反映抗病毒治疗的真正病毒清除功效”。
但需要注意的是，本研究仅停留在体外实验水平，没有直接证据表明临床患者或康复患者的细胞基因组中存在嵌合型SARS-CoV-2核酸片段。
学术界对这项研究的结果普遍持谨慎态度。有学者认为，本文涉及的实验远远不足以得出SARS-CoV-2核酸片段与感染细胞基因组整合的结论。
美国国立卫生研究院研究艾滋病病毒的博士后研究员王玉格评论说，研究中使用的细胞系Calu3不是人类呼吸上皮细胞，它的表达与人类呼吸上皮细胞LINE-1完全不同。
“在苛刻的人工培养条件下，体外感染Calu3细胞系的SARS-CoV-2可激活LINE-1对病毒的逆转录过程，这种过程在自然条件下极难转化为人体内的SARS-CoV-2感染。”王玉格在微博上写道。
金冬言指出“LINE-1作为一种反转座子，可能由于SARS-CoV-2感染而被一定程度激活。过去在其他病毒感染中也发现过，但不代表会引起病毒RNA及其产物的逆转录。与细胞基因组的整合。”
他说，如果真的有整合，需要在DNA上测试。"它也应该在蛋白质水平上被检测.""它仍然不仅仅在核糖核酸水平上计算."
“如果你想令人信服地、严谨地证明SARS-CoV-2可以整合到基因组中，你需要患者和模型动物基因组的深度测序结果，加上高质量患者样本的DNA原位荧光杂交来定位病毒。”德国癌症研究中心研究员刘海昆评论说，本文作者使用的实验并不是最高标准的实验，对结果还有其他解释。
“目前的论文确实有其他的可能性可以解释，还需要进一步的实验来验证其他的可能性，但我认为这篇文章在提交审判时会被严格审查。”刘海昆告诉《知识分子》。
在回应各种评论，特别是批评之声时，该报记者鲁道夫J说：“我们正在努力回应这些批评。你不用担心。" [2]
参考文献
[1]张立国，阿列克谢理查兹，安德鲁哈利勒，等。SARS-CoV-2 RNA反转录并整合到人类基因组中。bioRxiv doi:https://doi.org/10.1101/2020.12.12.422516;预印本
[2]https://www . science mag . org/news/2020/12/coronavirus-may-有时-slip-its-genetic-material-human-chromics-什么意思