Science/PNAS：中国学者参与，2**实验室联手合作，发现新冠病毒基因可以整合到人类基因组中

从COVID-19恢复后的患者中，已广泛报道了严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2（SARS-CoV-2）RNA的长期检测和PCR阳性试验的复发，但其中一些患者似乎并未感染传染性病毒。

2021年5月6日，美国Whitehead生物医学研究所Rudolf Jaenisch及Richard A. Young联手合作（第一作者张立国，音译Zhang Liguo）在PNAS 在线发表题为“Reverse-transcribed SARS-CoV-2 RNA can integrate into the genome of cultured human cells and can be expressed in patient-derived tissues”的研究论文，该研究调查了SARS-CoV-2 RNA可以被逆转录并整合到培养的人类细胞DNA中的可能性，并且整合序列的转录可能可以解释患者中某些阳性的PCR检测。

为了支持该假设，该研究发现SARS-CoV-2序列的DNA拷贝可以整合到受感染人类细胞的基因组中。该研究发现在整合位点的病毒序列和共有的LINE1核酸内切酶识别序列侧翼的靶位点重复，与LINE1逆转座子介导的，靶标引发的逆转录机制一致。该研究还发现，在某些患者来源的组织中，有证据表明，大部分病毒序列是从整合的病毒序列DNA副本转录而来的，从而产生了病毒-宿主嵌合转录本。因此，在感染和临床恢复后，病毒序列的整合和转录可能有助于通过PCR检测病毒RNA。因为该研究只检测到主要来源于整合到宿主细胞DNA中的病毒基因组3'末端的亚基因组序列，所以无法从整合的亚基因组SARS-CoV-2序列中产生感染性病毒。

Science对于该成果发表了题为“Further evidence supports controversial claim that SARS-CoV-2 genes can integrate with human DNA”的点评文章，系统介绍了该研究成果。

据报道，从初次感染恢复数周或数月的患者样本中，连续或复发阳性的SARS-CoV-2PCR检测已被报道。此外，从这些PCR阳性患者中不能分离出有复制能力的病毒，而且病毒RNA长期反复产生的原因仍然未知。SARS-CoV-2是一种正链RNA病毒。与其他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RNA依赖性RNA聚合酶复制其基因组RNA并转录亚基因组RNA。

在没有病毒繁殖的情况下继续检测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阳性PCR检测。实际上，已经在许多脊椎动物物种的基因组中检测到了非逆转录病毒RNA病毒序列，一些整合展示出的信号与通过古老的长穿插核元件（LINE）反转录转座子将病毒mRNA的DNA拷贝整合到生殖细胞中的信号一致。

此外，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细胞的DNA中。另外，已经显示细胞RNA，例如人APP转录物，在神经元中被内源RT逆转录，最终的APP片段整合到基因组中并表达出来。人LINE1元件（约占人类基因组的17％）是一种能够自我转位的自主逆转录转座子，以及其他非自主元件，例如Alu，是细胞内源性RT的来源。内源性LINE1元件已显示在老年人体组织中表达，而LINE1介导的体细胞逆转座在癌症患者中很常见。此外，宿主细胞中内源性LINE1和其他逆转座子的表达通常在病毒感染（包括SARS-CoV-2感染）后上调。

在这项研究中，表明SARS-CoV-2序列可以通过LINE1介导的逆转座机制整合到宿主细胞基因组中。该研究提供了可以整合的病毒序列可以转录的证据，并且在某些患者样本中，大多数病毒转录本似乎源自整合的病毒序列。

该研究调查了SARS-CoV-2 RNA可以被逆转录并整合到培养的人类细胞DNA中的可能性，并且整合序列的转录可能可以解释患者中某些阳性的PCR检测。

为了支持该假设，该研究发现SARS-CoV-2序列的DNA拷贝可以整合到受感染人类细胞的基因组中。该研究发现在整合位点的病毒序列和共有的LINE1核酸内切酶识别序列侧翼的靶位点重复，与LINE1逆转座子介导的，靶标引发的逆转录机制一致。该研究还发现，在某些患者来源的组织中，有证据表明，大部分病毒序列是从整合的病毒序列DNA副本转录而来的，从而产生了病毒-宿主嵌合转录本。因此，在感染和临床恢复后，病毒序列的整合和转录可能有助于通过PCR检测病毒RNA。因为该研究只检测到主要来源于整合到宿主细胞DNA中的病毒基因组3'末端的亚基因组序列，所以无法从整合的亚基因组SARS-CoV-2序列中产生感染性病毒。

原始出处：

Liguo Zhang， Alexsia Richards， M. Inmaculada Barrasa， et al. Reverse-transcribed SARS-CoV-2 RNA can integrate into the genome of cultured human cells and can be expressed in patient-derived tissues. Proc Natl Acad Sci USA May 25， 2021 118 (21) e2105968118.

Jon Cohen. Further evidence supports controversial claim that SARS-CoV-2 genes can integrate with human DNA. Science， 2021.