新冠病毒可以逆转录并整合入人体的基因组中？

谈谈这两天关于新型冠状病毒SARS-CoV-2“”的新闻。

这周有两篇COVID-19的科研论文引起了极大社会关注，一篇是牛津关于控制COVID-19的公共卫生策略研究；另一篇是关于SARS-CoV-2会像HIV一样逆转录和整合的预印本文章，这篇文章引起了一定社会恐慌，我有好几个同学都问我这篇文章的真实性或让我写文章澄清。12月13日美国麻省的Whitehead研究所的分子生物学家Rudolf Jaenisch在bioRxiv上传了一篇文章，题目是SARS-CoV-2可以逆转录并整合入人体的基因组中。

昨天，我最近刚提过的Jon Cohen在Science发表了一篇评论，采访了我们HIV领域的3位教授（Yuanshi）：HIV发现者之一Robert Gallo；获得1975年获贝尔奖的逆转录过程（RT）发现者David Baltimore；Tufts大学逆转录病毒专家John Coffin。这三个人分别是逆转录、HIV病毒和HIV病毒基因组研究的奠基人。

这三位最知名的学者都认为这项研究本身没有重大缺陷，但也认为这项研究没有现实意义。

我常提到的Gladstone研究所的HIV转录调控专家Melanie Ott总结得很恰当hiv病毒，她说这项研究完全是在细胞系中实现的体外生物实验。而在实验室中的体外系统中，我们可以通过分子生物学操控基因从而实现很多反常生物现象，这篇文章所描绘的就是这种反常生物现象。而大量一线科研人员觉得这篇preprint文章只是为了吸睛，动机不纯正hiv病毒，具体可见bioRxiv原文评论区。HIV和SARS-CoV-2属于不同的病毒种类，具有截然不同的复制过程，但这两个病毒都是正链RNA病毒。

HIV进入细胞后，在细胞质中将HIV RNA逆转录成为DNA，而后进入细胞核，在HIV整合酶的作用下整合入人基因组形成“前病毒”。HIV前病毒发生转录沉默并伴随着细胞复制。我们把基因组中含有前病毒的细胞称为HIV病毒储藏库。HIV患者服用抗病毒药物后，患者外周血和组织中的游离病毒可被全部杀灭，但药物无法作用于HIV储藏库细胞，因此HIV病毒储藏库的存在和增殖是HIV不能被治愈的原因。SARS-CoV-2则是个最典型的正链RNA病毒，它进入细胞后，在细胞质中利用宿主细胞核糖体直接翻译病毒蛋白，并复制自己的基因组，全程不进入细胞核，因此SARS-CoV-2不形成前病毒，更不会形成病毒储藏库。

所以我在3月时就说即使患者出现“复阳”，往往也不是同一病毒在体内“潜伏”后释放造成的。人类基因组中有一类很特殊的DNA序列LINE-1，属于非长末端重复反转录转座子（non-LTR retrotransposon），约占人体基因组的1/3。这类序列在灵长类动物体内进化了大约8千万年，与HIV等逆转录病毒具有较高同源性。因此科学家猜想灵长类动物之前可能普遍感染了类似于HIV的逆转录病毒，而自然选择保留了感染病毒后的幸存者（类似于感染HIV后不发病的精英控制者）。这些幸存者的后代携带着整合入人类基因组的逆转录病毒DNA，而后这些病毒DNA逐渐成为了人类基因组的一部分。因此，如果人类不干预HIV流行，也许几百万年后，HIV DNA也可能会成为人类基因组的一部分。Rudolf Jaenisch的研究应用了实验室中最常见的细胞系293T。

如果给293T细胞系转染人类LINE-1（CMV-LINE1 or 5’UTR-LINE1）或转染HIV逆转录酶基因，则细胞系中的正链SARS-CoV-2 RNA会被逆转录为DNA。而后他证明，如果给易感冠状病毒的细胞系Calu3中加入特定培养基成分后（右图）培养，再用SARS-CoV-2感染这一细胞系，则可激活Calu3细胞系中的LINE-1表达，从而帮助SARS-CoV-2 RNA逆转录成为DNA。这两个实验几乎是这篇文章的全部实验内容。

我们知道给细胞系中转染基因表达载体是一个人工行为，因此给293T细胞转染LINE-1本身并无现实意义；所以这篇文章的关键数据是激活Calu3细胞系中的LINE-1表达，但是这个过程需要在极端苛刻的培养条件下实现，文中作者用了将近3页的篇幅叙述这一培养基的成分和培养方式（右图）。因此，这也是一个人工过程。而且Calu3不是人的呼吸道上皮细胞，与人呼吸道上皮细胞LINE-1表达情况完全不同。

在苛刻的人工培养条件下，体外的Calu3细胞系中的SARS-CoV-2感染可以激活LINE-1对该病毒的逆转录过程，这一现象极难转化为自然情况下人体感染SARS-CoV-2的情况。生物医学不是严格意义上的逻辑科学，因此总有例外发生，比如我们之前认为冠状病毒患者在中和抗体形成后不会发生重复感染，但随着全球SARS-CoV-2感染者数量接近7300万，不断有抗体产生后的重复感染个例被报道，因此，我们无法排除这种百万分之一的可能。同理，在几千万人的感染者群体中，会不会有患者的LINE-1被激活从而发生逆转录（比如一个超高HIV病毒载量的患者共感染了SARS-CoV-2），这种情况的出现可能比抗体形成后的重复感染更加罕见；但即使有也不应该意外，因为任何零星概率的事件在超大样本量作为基数的情况下都有可能发生。

然而，即使真有个例出现，也不需要惊恐，因为这缺乏流行病学意义。其实最简单的验证方法，就是对大量急性期COVID-19患者呼吸道样本进行LINE-1表达检测然后用非RT的PCR检测这些患者的SARS-CoV-2 DNA。

小结：

美国麻省的Whitehead研究所的分子生物学家Rudolf Jaenisch在bioRxiv上传了一篇文章，题目是SARS-CoV-2可以逆转录并整合入人体的基因组中。

三位最知名的学者都认为这项研究本身没有重大缺陷，但也认为这项研究没有现实意义。