新冠病毒RNA可插入人类染色体DNA？新证据引发对mRNA疫苗安全性担忧

导致COVID-19大规模流行的SARS-CoV-2基因片段是否可以整合到我们的染色体中，并在感染结束后很长时间内仍然存在？一个著名的科学家团队对这个始终存在争议的假说进行深入研究，新的实验结果进一步提示了这种可能。如果他们是对的，那么这种插入现象或可以解释康复患者核酸检测复阳的现象，即从COVID-19中恢复的患者，几个月后又再次检测出SARS-CoV-2阳性。当然，也有怀疑论者认为这个实验结果可能只是实验室合成产物。

这项5月6日发表在《PNAS》上的新研究是由干细胞生物学家Rudolf Jaenisch和麻省理工学院基因调控专家Richard Young领导的。导致COVID-19的病毒SARS-CoV-2是一种正链RNA病毒。像其它β-冠状病毒（SARS-CoV-1和中东呼吸综合征相关的冠状病毒）一样，SARS-CoV-2采用依赖于RNA的RNA聚合酶复制其基因组并转录RNA亚基因组。在没有病毒繁殖的情况下继续检测到SARS-CoV-2病毒RNA的一种可能解释是，在某些情况下，病毒亚基因组RNA的DNA拷贝可以通过逆转录机制整合到宿主细胞的DNA中。在清除最初的感染后很长时间，整合的DNA拷贝的转录可能会导致PCR检测复阳。这篇文章的研究结果表明，“SARS-CoV-2 RNA可以被逆转录并整合到被感染细胞（培养细胞）的基因组中，并表达为整合序列和细胞序列的嵌合转录物。重要的是，在患者来源的组织中检测到这种嵌合转录物（仅转录产物）。数据表明，在某些患者组织中，所有病毒转录本的大部分都来自整合序列。这可能有助于解释为什么患者在康复后仍可以继续产生病毒RNA。”

研究发现SARS-CoV-2序列的DNA拷贝可以通过LINE1介导的逆转机制整合到宿主细胞基因组中。为增加检测罕见整合事件的可能性，实验是采用的是经LINE1表达质粒转染的HEK293T细胞，再用SARS-CoV的-2感染后分离DNA。通过PCR在受感染的细胞中检测到SARS-CoV-2核衣壳（NC）序列的DNA拷贝，并从大片段细胞中克隆了完整的NC基因。结果表明SARS-CoV-2 RNA可以逆转录并且整合到宿主细胞的基因组中，其侧翼序列均包含LINE1核酸内切酶识别共有序列。这些结果表明SARS-CoV-2序列可以通过LINE1介导的逆转机制整合到培养的人细胞的基因组中。整合位点两侧具有病毒序列和LINE1核酸内切酶共有识别序列，与LINE1逆转录转座子介导、靶标引导的逆转录转座机制相符。

事实上，在许多脊椎动物物种基因组中可检测到非逆转录病毒序列，甚至有生殖细胞中包含病毒mRNA通过LINE元件转为DNA并整合入基因组的痕迹，，非逆转录病毒RNA病毒（如水泡性口炎病毒或淋巴细胞性脉络膜脑膜炎病毒（LCMV））可以通过内源性逆转录酶（RT）逆转录为DNA拷贝，并且病毒序列的DNA拷贝已显示可整合到宿主的DNA中细胞。此外，已显示细胞RNA（例如人APP转录本）在神经元中被内源性逆转录酶逆转录，并且所产生的APP片段可整合到基因组中并表达。人类LINE1元件（人类基因组的~17％）这种类型的自主逆转录转座子，其能够转座自己和其他非自主元件如Alu，成为细胞内源逆转录源。内源性LINE1元件已被证明在老化人体组织中表达，癌症患者中也存在着LINE-1介导的体细胞逆转录转座。此外，在病毒感染者中（包括SARS-CoV-2）内源性和LINE1表达通常呈现上调。

实际上，他们的团队在2020年12月首次在bioRxiv的预印本上提出了这一想法，用实验证明额外添加LINE-1元件的人类细胞被SARS-CoV-2感染后，SARS-CoV-2基因（RNA）的DNA版本出现在了细胞的染色体中。当时曾引发了一场Twitter争论。研究人员强调，病毒整合并不意味着从COVID-19中恢复的人仍然具有传染性。但有批评人士指责他们，令基于mRNA的COVID-19疫苗无端“躺枪”。

在新的PNAS论文中，研究小组提供了证据，表明LINE-1基因的一部分位于整合病毒基因序列的两侧，进一步支持了他们的假设。他们还与最初的怀疑论者之一，美国国家癌症研究所的Stephen Hughes合作，建议进行一项实验，根据整合病毒序列相对于人类序列的方向，来阐明整合是否真实。新论文的合著者Stephen Hughes说，研究结果支持了最初的假设。

“细胞培养中的整合数据比预印本中的数据更有说服力，但它仍然不是完全明确的，”Feschotte说，他现在称Jaenisch和Young的假设是“可信的”。（他指出，SARS-CoV-2也可以在一个人身上持续数月而不整合其基因。）

真正的问题是细胞培养数据是否与人类健康或诊断相关。在缺乏患者整合证据的情况下，我能从这些数据中得到的最多的信息是，在L1过表达的受感染细胞系中检测SARS-CoV-2 RNA逆转录事件是可能的。在这一点上，这些观察结果的临床或生物学意义（如果有的话）纯属猜测。

Jaenisch和Young的研究小组也报告了活的和尸检的COVID-19患者组织中SARS-CoV-2的整合迹象。特别是，研究人员发现了一种高水平的RNA，这种RNA只有在细胞读取其序列制造蛋白质时，才会由已经整合的病毒DNA产生。但是，Young承认，“我们还没有直接的证据。”

LINE-1元件(逆转座子长散布核元件-1)是一种跳跃基因，据称约占据了人类基因组17%的序列，可能是古代逆转录病毒感染后的遗留产物，是目前在人类基因组中发现的唯一具有自主转座活性的转座子。LINE-1采用“复制-粘贴”的方式，以RNA为媒介，在基因组中进行转座易位。一般地，细胞中LINE-1的转座活性受到严格调控。而在肿瘤细胞中，LINE-1异常活化，以逆转座依赖或非依赖的方式, 影响基因组的稳定性:前者可以改变靶基因表达、引起染色质重排或协助其他转座子(如SINEs等)进行转座；后者为表观遗传的方式，通过产生内源的调节性RNAs、形成LINE-1嵌合性转录、形成新的剪切位点或启动位点来改变临近基因的表达等。

这个研究结果一方面有助于揭示康复患者出现核酸检测复阳现象，另一方面也令人对mRNA疫苗的安全性产生疑虑——MRNA一直被认为是脆弱的，不会整合到染色体上，因此mRNA疫苗是安全的。但是如果人体内存在LINE转座机制的情况下，外源的mRNA进入体内是否会被逆转录并转座到基因组DNA的某个位置，这个真是需要进一步研究。

原文检索：Further evidence supports controversial claim that SARS-CoV-2 genes can integrate with human DNA

参考文献：Reverse-transcribed SARS-CoV-2 RNA can integrate into the genome of cultured human cells and can be expressed in patient-derived tissues