特别关注：新冠病毒的基因组会整合到人类基因组中？

2020-12-15 生物世界

本研究主要发现SARS-CoV-2感染或细胞因子诱导可以上调逆转录酶LINE-1的水平，这可能作为SARS-CoV-2逆转录并部分整合到宿主基因组的理论基础。

撰文 | 唐小糖

来源 | BioArtReports

COVID-19疫情暴发以来，已发现多项SARS-CoV-2脱落时间延长的案例，也有研究发现，在初次感染康复后几周到几个月，核酸检测会再次呈现阳性结果，由于严格的隔离措施以及无法分离到传染性病毒，表明很多案例可能为“复阳”而非“再感染”，但其机制至今仍未阐明清楚。

SARS-CoV-2作为正链 RNA 病毒，利用RNA依赖性RNA聚合酶（RdRp）复制其基因组RNA和转录其亚基因组RNA，而不排除这样一种可能性，即 SARS-CoV-2的RNA可以被逆转录并整合到人类基因组中 ，整合后的转录因此造成了核酸检测“复阳”。

2020年12月13日，MIT的Rudolf Jaenisch在预印本 bioRxiv 上在线了一项题为： SARS-CoV-2 RNA reverse-transcribed and integrated into the human genome 的研究论文， 似乎提供了SARS-CoV-2可能通过逆转录并整合到人类基因组的证据，该论文尚未通过同行评议。

研究人员首先分析了数据库中SARS-CoV-2感染细胞的RNA-seq数据，在包括肺、心脏、大脑、胃组织来源的细胞和类器官，以及直接来源于COVID-19患者的支气管肺泡灌洗液样本中，发现了宿主与病毒转录本嵌合的证据，且丰度与病毒RNA水平显著正相关。

主要的嵌合处为SARS-CoV-2亚基因组丰度最高的N 蛋白RNA （N RNA），这些分析结果暗示SARS-CoV-2的RNA可能会逆转录并整合到宿主基因组中，因而出现了宿主和病毒嵌合转录本。

图1. SARS-CoV-2感染细胞的RNA-seq数据具有宿主和病毒嵌合转录本

接下来，研究人员又提供了实验证据，在SARS-CoV-2感染的过表达人LINE-1或HIV-1逆转录酶（RT）的HEK293T细胞中，通过FISH （荧光原位杂交）利用N RNA的PCR引物对纯化的细胞基因组DNA进行检测，发现细胞过表达CMV启动子驱动的LINE-1，其N序列信号强度比自然启动子或HIV-1 RT高8倍。靶向N RNA荧光标记核苷酸的单分子RNA-FISH也确认了这一结果，过表达逆LINE-1的细胞的细胞核荧光强度更高。

图2. SARS-CoV-2 RNA逆转录和整合

研究人员在SARS-CoV-2感染的细胞RNA-seq数据中也发现了LINE-1元件的上调，与嵌合转录本的丰度相关，同时利用LINE-1特异性引物确认了这一结果，SARS-CoV-2感染的Calu3细胞中的LINE-1水平高3到4倍，在Calu3细胞基因组中也检测到了逆转录整合的N序列。此外，研究人员还发现细胞因子诱导可以上调LINE-1的水平。

图3. SARS-CoV-2感染和细胞因子诱导上调逆转录酶LINE-1

总而言之， 本研究主要发现SARS-CoV-2感染或细胞因子诱导可以上调逆转录酶LINE-1的水平，这可能作为SARS-CoV-2逆转录并部分整合到宿主基因组的理论基础。

研究人员认为RNA-Seq和smRNA-FISH结果支持这一结论，并认为逆转录插入的SRAS-CoV-2序列很可能是亚基因组片段 （N序列） ，而不会产生感染性病毒，或可为“复阳”现象提供了一个可能的解释。

值得注意的是，该论文在线后引起了广泛讨论，有研究者认为数据库中的“嵌合转录本”证据不足，且体外过表达实验不能够代表体内真实结果。重要的是，作者未展示跨越整合部位的基因组序列和靶点重复以及poly-A尾巴或gtfo （reuteransucrase gene, high hydrolysis/ transferase activity ratio and synthesizes a branched glucan (reuteran) containing the highest amount of glucosidic linkages reported to date）。

论文链接：

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.12.12.422516v1