新冠病毒核酸能否整合到人體基因組上？

部分新冠感染病人康復數周或數月，并嚴格排除重復感染后，進行核酸檢測時，結果仍呈陽性。于是，有研究者提出假設：新冠病毒（SARS-CoV-2）入侵機體并感染細胞后，其RNA被逆轉錄成DNA，并能整合到人體細胞的基因組上。如果該逆轉錄和整合的科學假說成立，這便能回答為什么有康復者的核酸檢測反復呈陽性。

那么，該假設是否成立呢？

2021年5月8日，《美國家國科學院院刊》（PNAS）在線發表了麻省理工學院懷特黑德生物醫學研究所耶尼施（Jaenisch）課題組的研究：新冠病毒的RNA經逆轉錄后能整合到與之共培養的細胞基因組上，且在新冠病人組織樣本中也觀察到了此整合現象。該研究一經報道，就引起了科學界的劇烈爭論。有人提出質疑：該基因整合究竟是真實存在，還是由實驗中引入的人為操作所致？為此，有學者詳細審查了支持該結論的證據以及所選方法的可信度，結果發現：該研究使用RNA測序技術觀察到的細胞-病毒嵌合體（HVC）被解讀為病毒核酸整合到了人體基因組上。

隨后有研究者詳細審查了HVC事件的生物真實性，并用納米孔 DNA測序技術等方法進行了驗證。

同年5月14日，美國微生物學會旗下經典的《病毒學雜志》（Journal of Virology）在線發表了普渡大學生化系卡茲米安（Kazemian）課題組的研究。這項研究同樣使用RNA測序技術對100多個新冠病人組織和新冠病毒感染的細胞進行了測序，發現HVC不可復現，并進行了驗證。RNA測序涉及從RNA到cDNA的逆轉錄伴有模板隨機轉換的固有錯誤傾向，猶如貓爬梯子時實際是在不同梯子間跳躍（圖1），卻將貓行動的軌跡解讀為兩個不同但連在一起的梯子，而事實并非如此。例如，在人的RNA中摻入果蠅的RNA，發現約1%的測序數據是HVC，事實上它的檢出頻率并不高于背景數值。此外，該課題組還發明了從龐大數目的RNA中富集新冠病毒序列的方法，并對富集的核酸序列進行測序，未檢出更高HVC，意味著它與RNA測序建庫時引入的人為操作有關。總之，該研究表明之前觀察到的所謂“新冠病毒基因組整合到人基因組”現象，實際上是在RNA測序過程中引入人為操作導致的假象，即“HVC”的整合事件是人為產物。

同年8月13日《細胞報告》（Cell Reports）雜志在線發表了澳大利亞昆士蘭大學材料研究所斯密茨（Smits）等人的成果，該研究采用了能夠測長序列（最長可達10kbp）的納米孔測序技術，對提取的感染了新冠病毒的細胞樣本DNA進行測序，不涉及RNA的逆轉錄。測序過程主要包括：①將雙鏈DNA解螺旋成單鏈；②DNA單鏈通過孔道蛋白，孔道中有充當轉換器的馬達蛋白分子；③通過孔道會帶來膜電位變化，而不同堿基會帶來的電位變化不同；④轉化器蛋白分子感受堿基的電位變化；⑤根據電位變化頻譜，應用模式識別算法得到堿基序列（圖2）。

將組成DNA的四個堿基比作“豬、馬、牛、羊”四種動物，當過億的“豬、馬、牛、羊”排成一列時，如何高效地知道其排列順序呢？令它們以一定速度依次通過門，在門口安裝了檢測動物特征（每種動物的特性參數不同，如形體、氣味等）的設備，通過特征的捕獲，便可知動物的排列順序（圖3）。該團隊使用納米孔測序技術對感染新冠病毒的細胞樣本進行了檢測，結果顯示在任何樣本中均未發現整合事件，即沒有證據顯示新冠病毒核酸能整合到人體基因組。而對照組，肝癌組織樣本的測序結果表明乙肝病毒（HBV）的基因組的確整合到了人基因組。

為了解釋文初的科學假說，我們從病毒生物學角度進行探討和邏輯推理。新冠病毒是線性單股正鏈RNA病毒，病毒感染進入細胞后在胞漿復制，將核殼脫在胞漿后，病毒基因組直接作為mRNA進行翻譯，生成病毒復制酶，隨后利用mRNA（+）合成gRNA（-），再以gRNA（-）為模板，生成gRNA（+），復制完畢后，病毒的基因組被N蛋白包裹到含有病毒結構蛋白內質網和高爾基體形成的中間體（ERGIC）的膜中，主要是在ERGIC中組裝形成感染性子代病毒顆粒，隨后病毒像胞吐一樣被釋放（圖4），在它的生命周期中不存在核相（基因的剪接和整合發生在核相），它的整個繁殖周期均在胞漿，意味著與發生在細胞核的剪切和整合不可能處于細胞的同一區位，因此，從生物學角度不可能有整合。

綜上可知，新冠病毒感染細胞后其核酸不會整合到人體基因組上，在更為嚴謹的檢測中發現，之前觀察到的整合現象是由于使用的檢測方法引入人為操作導致的假象，自然狀態下不會發生。

本文作者崔澤林是上海交通大學醫學院附屬第一人民醫院檢驗醫學中心副主任技師，碩士生導師，主要從事感染防控方面的研究；馮婷婷是上海交通大學醫學院附屬第一人民醫院臨床藥學科副主任藥師，碩士生導師，主要從事臨床藥學及藥理學方面的研究工作；龔如涵是上海交通大學醫學院附屬第一人民醫院檢驗醫學中心主管技師，主要從事感染防控方面的研究工作