新冠患者復(fù)陽，是因?yàn)椴《菊系搅怂麄兊幕蚪M？
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撰文 | 計(jì)永勝
責(zé)編 | 陳曉雪
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在抗擊新冠肺炎疫情的過程中，部分新冠肺炎患者在康復(fù)后會(huì)出現(xiàn)核酸檢測復(fù)陽的情況。但是，我們并不能從復(fù)陽人群中分離出病毒，說明核酸檢測復(fù)陽可能并非由病毒再感染引起。
最近，美國麻省理工學(xué)院的一個(gè)研究為新冠患者復(fù)陽提供了一個(gè)可能的解釋：他們通過體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)新冠病毒（SARS-CoV-2）的核酸片段能整合到感染細(xì)胞的基因組中。這篇未經(jīng)同行評(píng)審的論文于2020年12月13日發(fā)表在預(yù)印本網(wǎng)站bioRxiv [1]。
“這篇文章有趣，也有潛在意義，但需審慎對(duì)待。體外實(shí)驗(yàn)的結(jié)果未必完全在病人實(shí)體上得到驗(yàn)證?！?病毒學(xué)家、美國俄亥俄州立大學(xué)教授劉善慮接受《知識(shí)分子》采訪時(shí)評(píng)論說。
他表示，雖然別的非逆轉(zhuǎn)錄病毒，像RNA病毒包括埃博拉，整合到脊椎動(dòng)物基因組的情況之前也曾報(bào)道過，但是新冠病毒基因整合到病人基因組的幾率很小，也未必會(huì)有生物學(xué)和病理意義?！罢嫒粲姓系饺梭w基因組的情況，根據(jù)整合位點(diǎn)的不同，有可能對(duì)正常細(xì)胞功能和外源病毒感染都會(huì)有影響。無論如何，這方面需要更深入的研究?！?nbsp;
病毒學(xué)家、香港大學(xué)李嘉誠醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)學(xué)院教授金冬雁對(duì)該研究持類似看法。他表示，即使新冠病毒的RNA可以整合到人的基因組中，大家也不要恐慌，因?yàn)檫@些病毒只是碎片，而且被感染的細(xì)胞還會(huì)死亡，不會(huì)對(duì)人體帶來實(shí)質(zhì)性的影響。
“文章中來自自然感染細(xì)胞的數(shù)據(jù)極少也不確定。在受感染者支氣管肺泡灌洗液的脫落細(xì)胞中，只有百萬分之一到幾的序列可能來自新冠病毒與細(xì)胞RNA的嵌合體。因此很難排除實(shí)驗(yàn)假象或誤差，無法證明SARS-CoV-2的核酸片段能整合到自然感染的細(xì)胞中。”金冬雁表示。
因發(fā)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)錄酶而獲得1975年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的加州理工學(xué)院教授大衛(wèi)·巴爾的摩（David Baltimore）在接受《科學(xué)》雜志采訪時(shí)也表示，“我們也不清楚在人體中含有這種核酸片段的細(xì)胞到底是存活很久還是死亡了。這項(xiàng)研究引發(fā)了很多有趣的問題。” [2]
在生物學(xué)的中心法則中，DNA的 “信息” 會(huì)被轉(zhuǎn)錄成RNA，RNA的“信息”再次翻譯成有功能的蛋白質(zhì)，而以RNA為模板合成DNA的過程就是逆轉(zhuǎn)錄。眾所周知，新冠病毒是RNA病毒。正常情況下，它利用RNA聚合酶進(jìn)行核酸復(fù)制，并直接“讀取”自身RNA信息合成蛋白質(zhì)，最后組裝成病毒顆粒，完成增殖。
麻省理工學(xué)院生物系懷特黑德生物醫(yī)學(xué)研究所（Whitehead Institute for Biomedical Research）魯?shù)婪颉ひ崾?/span>（Rudolf Jaenisch）研究團(tuán)隊(duì)想知道，SARS-CoV-2的RNA片段是否可以通過逆轉(zhuǎn)錄整合到人類基因組中去。
科研人員首先對(duì)SARS-CoV-2的感染細(xì)胞（包括直接分離于新冠患者的支氣管肺泡灌洗液的細(xì)胞樣本）的RNA測序數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)很多RNA片段屬于嵌合型——既有人的序列信息，也有病毒的序列信息。在嵌合的病毒核酸序列中，SARS-CoV-2的核衣殼RNA（N序列）所占比率最高。并且，樣本中SARS-CoV-2病毒載量越高，相應(yīng)地嵌合型的RNA片段也就越多。作者認(rèn)為，這提示SARS-CoV-2的RNA可能通過逆轉(zhuǎn)錄整合到病人的基因組了。
RNA如果逆轉(zhuǎn)錄就需要一個(gè)工具，就是逆轉(zhuǎn)錄酶（Reverse Transcriptase），而逆轉(zhuǎn)錄酶可以把RNA轉(zhuǎn)變成DNA。
隨后，研究人員做了一個(gè)“理想化”實(shí)驗(yàn)，人為地讓HEK293T細(xì)胞高表達(dá)LINE-1（一種基因調(diào)控原件，約占人類基因組的17%，可編碼逆轉(zhuǎn)錄酶，將病毒核酸片段整合到人類基因組），然后再用SARS-CoV-2感染這類細(xì)胞。這里需要解釋的是，HEK293T是一種衍生自人胚胎腎細(xì)胞的細(xì)胞系，常用于生物蛋白的表達(dá)，以及重組逆轉(zhuǎn)錄病毒的制造。
兩天后，研究人員提取了細(xì)胞基因組，并用世界衛(wèi)生組織（WHO）提供的引物做了核酸檢測，N序列片段陽性。甚至如果細(xì)胞中LINE-1表達(dá)量足夠高的話，N序列可以完整嵌合到基因組。研究人員還發(fā)現(xiàn)，N序列（RNA）的確定位在細(xì)胞核，提示可能是N序列嵌合到基因組后又發(fā)生了轉(zhuǎn)錄。
圖1. SARS-CoV-2的N序列（RNA）定位在高表達(dá)LINE-1的HEK293T細(xì)胞核。（圖源：參考文獻(xiàn)[1]）
那么，SARS-CoV-2自然感染呼吸系統(tǒng)細(xì)胞會(huì)是什么情況呢？
該研究發(fā)現(xiàn)，SARS-CoV-2感染人肺腺癌細(xì)胞Calu3（并非分離于人體的原代細(xì)胞）后，細(xì)胞內(nèi)LINE-1水平升高了3-4倍，并且在細(xì)胞基因組檢測到病毒N序列。
圖2. SARS-CoV-2感染Calu3后引起LINE-1水平升高，細(xì)胞基因組檢測到N序列。（圖源：參考文獻(xiàn)[1]）
SARS-CoV-2感染后會(huì)引起機(jī)體免疫應(yīng)答，免疫細(xì)胞會(huì)提升細(xì)胞因子（多種免疫調(diào)控蛋白的統(tǒng)稱）表達(dá)量，甚至發(fā)生“細(xì)胞因子風(fēng)暴”，也即短期內(nèi)細(xì)胞因子表達(dá)量劇增。在該項(xiàng)研究里，科研人員發(fā)現(xiàn)用含有多種細(xì)胞因子的條件培養(yǎng)基處理Calu3細(xì)胞后，LINE-1水平也上升了。
圖3. 細(xì)胞因子孵育引起Calu3的LINE-1水平升高（圖源：參考文獻(xiàn)[1]）
研究人員認(rèn)為，SARS-CoV-2感染引起細(xì)胞因子水平升高，會(huì)誘導(dǎo)宿主細(xì)胞逆轉(zhuǎn)錄原件LINE-1表達(dá)升高，進(jìn)而協(xié)助將SARS-CoV-2的核酸序列嵌合到細(xì)胞基因組。這些嵌合的核酸序列主要是核衣殼序列，可以再次轉(zhuǎn)錄成RNA，但不會(huì)生產(chǎn)出病毒顆粒。因此，這就可以解釋為什么核酸檢測復(fù)陽但查不到病毒。
文章最后還指出，鑒于SARS-CoV-2的核酸片段能整合到宿主基因組，“常規(guī)的核酸檢測方法可能不會(huì)很好地反映抗病毒療法真實(shí)的病毒清除效力”。
不過，需要說明的是，該項(xiàng)研究只停留下體外實(shí)驗(yàn)層面，并沒有直接證據(jù)說明，臨床患者或康復(fù)者的細(xì)胞基因組有嵌合的SARS-CoV-2的核酸片段。
學(xué)術(shù)界對(duì)該研究結(jié)果的看法普遍比較謹(jǐn)慎。有學(xué)者認(rèn)為，要得出SARS-CoV-2的核酸片段與感染細(xì)胞的基因組整合的結(jié)論，這篇論文涉及到的實(shí)驗(yàn)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
研究HIV病毒的美國國立衛(wèi)生研究院博士后研究員王宇歌評(píng)論說，研究中使用的細(xì)胞系Calu3不是人的呼吸道上皮細(xì)胞，與人呼吸道上皮細(xì)胞LINE-1表達(dá)情況完全不同。
“在苛刻的人工培養(yǎng)條件下，在體外的Calu3細(xì)胞系中的SARS-CoV-2感染可以激活LINE-1對(duì)該病毒的逆轉(zhuǎn)錄過程，這一現(xiàn)象極難轉(zhuǎn)化為自然情況下人體感染SARS-CoV-2的情況?！蓖跤罡?/span>在微博上寫道。
金冬雁指出，“LINE-1作為一個(gè)逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子，可能會(huì)因新冠病毒的感染得到一定程度的激活，以往在其他病毒感染過程中也曾發(fā)現(xiàn)，但不等于就會(huì)引起病毒RNA的逆轉(zhuǎn)錄及其產(chǎn)物與細(xì)胞基因組的整合。”
他表示，如果真的有整合，還需要在DNA進(jìn)行檢測，“在蛋白質(zhì)水平也應(yīng)該能檢測出來”，“只在RNA的水平檢測還是不作數(shù)的?！?nbsp;
“如果要令人信服地嚴(yán)謹(jǐn)證明新冠病毒可以整合到基因組，需要病人和模式動(dòng)物基因組深度測序結(jié)果，再加上高質(zhì)量病人樣本的DNA原位熒光雜交定位病毒?！?德國癌癥研究中心研究員劉海坤評(píng)論說，這篇論文作者用的實(shí)驗(yàn)并非最高標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果還有別的解釋可能。
“目前的論文的確有別的可能性解釋，需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證別的可能性，但我想這篇文章送審的時(shí)候會(huì)受到嚴(yán)格評(píng)審?！眲⒑＠じ嬖V《知識(shí)分子》。
“針對(duì)各種評(píng)論，尤其是批評(píng)的聲音，論文通訊作者魯?shù)婪颉ひ崾┍硎?，“我們正在努力回?yīng)解決這些批評(píng)。大家不用擔(dān)心?！?[2]
參考文獻(xiàn)
[1]Liguo Zhang, Alexsia Richards, Andrew Khalil, et al,. SARS-CoV-2 RNA reverse-transcribed and integrated into the human genome. bioRxiv preprint doi: https://doi.org/10.1101/2020.12.12.422516;
[2]https://www.sciencemag.org/news/2020/12/coronavirus-may-sometimes-slip-its-genetic-material-human-chromosomes-what-does-mean
制版編輯 | 盧卡斯
