法国科学家复苏远古人类病毒

生物谷

        据《自然》杂志在线新闻报道，法国的研究人员最近重塑了一种500万年前的病毒，而这种病毒的遗迹被发现曾在人类基因组中“横行”。科学家表示，这种远古病毒能帮助理解这些基因残留与癌症发病的关系。

        这种病毒属于“逆转录酶病毒”(一类以RNA为遗传物质的病毒)类型，它们能够将其基因材料的副本嵌入人体的DNA中。这些病毒可能在几百万年前就影响到灵长类祖先的卵子和精子，将它们基因材料的众多副本“贴入”人类基因组。这些副本在人类DNA中的遗留被称为人类内生逆转录酶病毒（HERV）。

        时至今日，HERV的副本在人类的基因序列中大约占8%。但是，这些副本已经积累了许多变异，大部分已经“荒废”，因此，科学家从来没有发现一种副本还能够将自身转化成新的感染性病毒颗粒。而现在，法国古斯塔夫鲁西研究院的Thierry  Heidmann与他的同事使其中一种逆转录酶病毒恢复了活力。他们把它叫作“凤凰”，因为这种神话中的鸟能够涅槃重生。“恢复这些古老的病毒可谓一项‘侏罗纪公园’式的实验，”波士顿塔夫斯大学研究逆转录酶病毒的专家John  Coffin说，“这是一股新鲜的空气。”

        Heidmann的团队着重研究一种特殊类型的逆转录酶病毒，它在约500万年前感染了人类细胞，并在现代人基因组中留下大约30种自身的副本“遗产”，而这些副本经过长期的变异已不尽相同。通过对比研究，研究人员最终得出了最可能的原始病毒序列。接着，该小组用两个现有HERV的DNA作为主干，将特殊的突变导入其中，构建了原始“凤凰”的复制品。他们将它插入人类细胞来观测会发生什么。他们发现，这种祖传的病毒能够自我复制，制造出新的病毒颗粒。这些颗粒能够感染新鲜的细胞，通过复制将它的基因“贴入”新鲜细胞的基因组。

        这项研究表明，细胞通过相同的循环过程获得众多的原始逆转录酶病毒的副本——这些病毒制造新的颗粒，它们从一个细胞“逃脱”，从而一次次地感染卵子和精子，而这一过程在几十万年前仍在发生。同时，该团队找到人类基因组中的一些HERV可能仍然具有感染性的线索。他们将三种HERV部分组合起来，这是人体细胞内也会自然发生的过程，结果发现它们也可以制造感染性病毒。Heidmann表示，人类染色体组甚至可能保留着尚未发现的本身有感染性的HERV。

        Coffin表示，远古病毒的研究将会帮助我们理解逆转录酶病毒是否以及如何促成癌症。研究人员已经发现一些肿瘤的细胞中包含有逆转录蛋白或者完整的病毒，这就好像一种HERV已经恢复活力了一样。通过研究这些有活性的病毒，他们将能够测试出感染实际上是否会加速致病。

        Heidmann承认，一种具有感染性的远古病毒的复苏很可能会引起人们的更多关注。在去年，1918年流感病毒的复苏增加了人们对这种病毒扩散的恐惧。Heidmann指出，逆转录酶病毒的感染性大约是艾滋病病毒的千分之一，而他们在实验中也控制该病毒使其仅能复制自身一次而不会不受控制地扩散。Coffin对此也表示赞同，“它不是不可能成为病原体，但我认为这个可能性很小。”

        一支研究小组重建了五百万年前的反转录病毒DNA序列，发现其有翻译感染颗粒的功能。这种名为Phoenix的反转录病毒，是DNA移动子（mobile  element）的祖先。这是首次利用人类基因组移动子获得的具感染性之反转录病毒，被认为是反转录病毒研究领域的一大突破。

        实验领导人Thierry  Heidmann博士表示，自从Phoenix在五百万年前整合至人类基因以后便停止了进化，在这项实验中，研究人员恢复其祖先状态，发现Phoenix有感染潜力。

        反转录病毒的基因组由RNA构成，能够复制出DNA拷贝并将DNA拷贝插入宿主的基因组中。Phoenix属于HERV  (human  endogenous  retroviruse，人类内生性反转录病毒家族)。HETV在几百万年前将DNA拷贝插入人类基因组后，这些拷贝即随着人类世代传递而传递。目前，人类基因组8％的成分都是HERV突变体，其中大部分已经由于突变而丧失了活性。

        Heidmann及其同事开始尝试恢复HERV-K  (HML2)家族的活力，HERV-K(HML2)是一类在进化史中较年轻的逆转录病毒。通过排列HERV-K(HML2)家族成员的遗传物质，研究人员构建出Phoenix逆转录病毒。

        Phoenix逆转录病毒所转译的蛋白颗粒，具有感染哺乳动物培养细胞的能力。其感染率非常低，据推测是因为宿主细胞早已进化出抵御病毒传播的机制。这项研究结果刊载于Genome  Research中。