《科学》：以毒攻毒？原来我们正在用体内的病毒基因保护自己

▎药明康德内容团队编辑
人类的基因组里，不全是我们自己的基因。基因组测序的结果告诉我们，有大约8%的序列来自病毒，比编码蛋白质的基因序列更多。据推算，那是我们的灵长类祖先在数百万年前遭受病毒感染留下的“后遗症” 。
这类病毒属于逆转录病毒——和今天我们认识的HIV一样，也就是它们在自我复制时，需要把自己的遗传物质RNA“逆转录”为DNA ，然后借用细胞转录机制插入宿主细胞的基因组。通常，受逆转录病毒感染的细胞不会代代相传，但极其偶然的机会，当动物的生殖细胞被逆转录病毒感染，源于病毒的DNA有机会被纳入宿主的基因组，成为所谓的“内源性逆转录病毒”（ERV）。在小鼠、猪、猫等哺乳动物中，科学家们都发现有内源性逆转录病毒的存在。

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【《科学》：以毒攻毒？原来我们正在用体内的病毒基因保护自己】图片来源：123RF
时至今日，人类基因组中已经找到30多类古老的逆转录病毒留下的上万种序列。这些序列通常包含了编码病毒蛋白的基因以及调控基因表达的启动子等元件。科学家们曾一度以为它们只不过是人类基因组中堆积的“垃圾”片段，然而，一些新的研究逐渐揭示，内源性逆转录病毒的基因可能比我们原以为的“活跃”得多。
最近，一项发表在《科学》杂志的新研究证明，来自内源性逆转录病毒的一些基因及其调控元件，甚至已经被我们用来“抗病毒”——帮人类细胞抵挡其他外源的病毒。

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在这项新研究中，康奈尔大学（CornellUniversity）的研究人员使用计算基因组学的方法在人类基因组中搜寻可能仍有活性的内源性逆转录病毒序列。为此，他们把目标放在了与包膜（envelope）蛋白有关的序列。包膜相当于这类病毒的一层外套，其蛋白与宿主细胞表明的受体结合，是逆转录病毒得以进入细胞的关键。如今我们熟悉的新冠病毒的刺突蛋白就是该病毒的一种包膜蛋白。
研究人员测试了所有可能保留了受体结合活性的潜在包膜蛋白编码序列，鉴定这些基因中有哪些在特定类型的人类细胞中仍会表达基因产物。 “我们通过明确的证据发现，其中许多在早期胚胎和生殖细胞中表达，一部分在发生感染后的免疫细胞中表达。 ”负责这项研究的CedricFeschotte教授说。
随后，研究人员重点关注了一种叫做抑制素（Suppressyn）的包膜蛋白，它在胎盘和人类胚胎的发育早期阶段表现出高水平的表达。而且，抑制素已知与受体ASCT2结合，而该受体正是一类D型逆转录病毒进入细胞的门户。
研究人员接着在人类胎盘样细胞中进行了实验。当这些细胞暴露于一种通常能够感染猫的D型逆转录病毒RD114时，胎盘干细胞和胚胎干细胞不会被感染，而其他不表达抑制素的人类细胞类型则很容易被感染。研究人员试着在胎盘干细胞中去除抑制素，结果这些细胞就会变得易感染病毒；而重新补充抑制素，它们的抗病毒能力也随之恢复。
抑制素能够帮助人类细胞防御外源病毒，在另一组实验中得到了进一步验证：研究人员在通常无法抵御RD114的胚胎肾细胞系细胞中引入了抑制素，结果这些细胞获得了额外的抗病毒能力

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▲《科学》的评论文章中用“驯化”一词来描述了这种关系：一些内源性逆转录病毒的遗传元件被人类的基因组“驯化”（图片来源：参考资料[2]）