Как коронавирус может попасть в геном человека?

Как сообщает портал о биологии bioRxiv, исследователи из американского Массачусетского технологического института пришли к выводу, что небольшие фрагменты генома коронавируса COVID-19 способны включаться в ДНК человеческих хромосом. Это роднит новый коронавирус с ВИЧ, вызывающим СПИД.

Чтобы проверить, может ли геном РНК SARS-CoV-2 интегрироваться в ДНК наших хромосом, ученые добавили ген обратной транскриптазы (ОТ) — фермента, превращающего РНК в ДНК, в человеческие клетки, и культивировали сконструированные клетки с SARS-CoV-2.

В одном из экспериментов ученые использовали ген обратной транскриптазы из ВИЧ. Также они предоставили ген обратной транскриптазы с использованием последовательностей человеческого ДНК, известных как элементы LINE-1, которые являются остатками древних ретровирусных инфекций.

В итоге клетки, которые вырабатывают любую форму фермента, сделали так, что некоторые фрагменты РНК SARS-CoV-2 были преобразованы в ДНК и интегрированы в хромосомы человека.

Авторы эксперимента считают: несмотря на то, что работу проводили в лабораторных условиях, те же процессы могут запускаться и в человеческом организме при инфицировании новым коронавирусом. В группе риска — прежде всего пациенты с ВИЧ.

Что это значит?

На практике это может привести к ложноположительным тестам, которые будут показывать как «больного» уже переболевшего и более не заразного человека. Другие последствия такой генетической модификации человека пока не известны.

Элементы SARS-CoV-2, встраиваясь в человеческую ДНК, скорее всего, становятся субгеномными фрагментами. Иными словами, речь уже не о полноценном вирусе, а о его следах в ДНК. Возможно, именно из-за них у переболевших COVID-19 анализ ПЦ часто дает положительный результат даже после выздоровления.

Кроме того, открытым остается вопрос: способен ли SARS-CoV-2, встроившись в ДНК, производить собственные копии — как, например, делает ВИЧ. Сами авторы считают, что вероятность невелика: после интеграции в геном фрагментов РНК размножение нового вируса невозможно. А значит, переболевшие, несмотря на позитивные тесты, уже не заразны.

Есть ли другие мнения на это исследование?

Специалисты указывали на недостаток данных и на то, что лабораторные условия значительно отличаются от живого организма. Кроме того, вероятность интеграции вирусной РНК в геном с помощью элементов LINE-1 крайне мала — они редко проявляют активность в человеческой ДНК.

Молекулярный биолог Мариус Уолтер из Института исследований старения Бака (США) в твиттере призвал администрацию портала bioRxiv удалить публикацию, поскольку она содержит опасные и ничем не подкрепленные утверждения.

По его мнению, нет четких доказательств, что фрагменты человеческой ДНК, похожие на элементы SARS-CoV-2, появились в результате обратной транскрипции вирусной РНК. Тому есть другие объяснения, более правдоподобные, отметил он.

With all respect for the authors, I think this is an extremely poor paper. The good thing is, I also think it’s actually very easy to disprove. A few thoughts bellowhttps://t.co/0ITkKJin1b

— marius walter (@mw_fr) December 14, 2020

Тем не менее Дэвид Балтимор, американский биохимик, получивший Нобелевскую премию за открытие обратной транскриптазы, на страницах журнала Science назвал работу «впечатляющей и неожиданной».

Однако уточнил: авторы всего лишь показали, что фрагменты SARS-CoV-2 в принципе способны интегрироваться в геном. Судя по всему, вирус, встроившись в хромосомы, перестает размножаться, и с биологической точки зрения для него это смерть, подчеркнул исследователь.

Тем более пока не ясно, умирают ли в человеческом организме клетки, где произошел процесс обратной транскрипции, или продолжают жить.

Как еще коронавирус влияет на нас?

• От генов зависит течение коронавируса

В начале декабря журнал Nature опубликовал статью о результатах исследования влияния генов на тяжесть течения коронавируса. Ученые изучили ДНК пациентов почти 200 отделений реанимации британских больниц, у которых был подтвержден коронавирус. Затем геномы попавших в реанимацию сравнили с геномами здоровых людей, чтобы выявить возможные различия.

Исследование показало, что на тяжелое течение коронавируса может влиять ген TYK2, если у него есть дефект. Также отличия обнаружили в гене DPP9, который играет важную роль при воспалениях, и в гене OAS, препятствующем репликации вируса.

• Более 100 белков человека взаимодействуют с РНК коронавируса

Молекулярные биологи из Германии детально изучили, как РНК коронавируса нового типа взаимодействует с содержимым человеческих клеток.

Ученые из Германии выделили несколько генов и вариаций в ДНК, из-за которых в 2-3 раза увеличивается вероятность осложнений при COVID-19 или потенциальный летальный исход. Часть из них отвечает за подавление инфекций, другие играют важную роль в цикле размножения самого вируса. Они отвечают за сбор ферментов, которые тот использует при производстве новых копий самого себя.

Для того, чтобы понять это, исследователи составили список белков, которые так или иначе взаимодействуют с частицами SARS-CoV-2 при их проникновении в клетки человека.

В результате выяснилось, что коронавирус так или иначе взаимодействует со 104 пептидами человека. Как показал анализ, двадцать из них могут или подавить, или развить инфекцию. О некоторых из них, таких как EIF4F и EIF4B, ученые уже знали из предыдущих опытов.

• От количества в крови РНК коронавируса зависит тяжесть течения болезни

Исследователи из Университета Тоямы и Тоямского института здравоохранения нашли прямую корреляцию между количеством РНК вируса SARS-CoV-2 в крови пациента и тяжестью течения COVID-19.

Чтобы проверить эту идею, они провели ретроспективное исследование 56 пациентов, поступивших с COVID-19 в несколько центров Японии в период с 13 апреля по 28 сентября 2020 года. Исследователи сравнили анализы вирусной РНК в их крови с ПЦР-тестами из носоглотки, собранными в течение семи дней после образца сыворотки.

Результаты исследования показали, что у критических пациентов РНК-эмиссия наблюдалась в 100 процентах случаев, у тяжелых — в половине, у умеренных — в 4 процентах случаев, а у легких и бессимптомных ее не было совсем.

В результате гипотеза авторов исследования подтвердилась: по количеству вирусной РНК в крови можно судить о тяжести течения болезни.

• У 20% пациентов после коронавируса развиваются ментальные расстройства

Ученые из Великобритании заметили, что у 20% пациентов, выздоровевших от коронавируса, есть повышенный риск развития психических расстройств. Они отмечают, что эта тенденция связана со стрессом и физическими последствиями болезни.

В исследовании, опубликованном в журнале The Lancet Psychiatry, провели анализ электронных медицинских карт 69 млн человек в США, среди них были 62 тыс. пациентов, которые переболели коронавирусом. Процент психических расстройств среди последних был выше, причем они развивались в течение трех месяцев после выздоровления.

В течение трех месяцев после положительного теста на коронавирус у каждого пятого исследуемого нашли первые признаки тревоги, депрессии или бессонницы. Это было примерно в два раза чаще, чем у других групп пациентов за тот же период.

Специалисты в области психического здоровья, не принимавшие участия в исследовании, сказали, что эти результаты могут свидетельствовать о том, что коронавирус может воздействовать на мозг человека, увеличивая риск развития сразу нескольких психических заболеваний.

Долгосрочные последствия

• Постоянная усталость

Недавний опрос, проведённый в группе поддержки тех, кто страдает от последствий коронавирусной инфекции, показал усталость — наиболее частый из 50 основных симптомов, которые испытывают

• Проблемы со сном

Несмотря на сильнейшую слабость, люди с постковидом нередко жалуются на бессонницу. Им бывает сложно заснуть. Но даже если это удаётся, через 2–3 часа многие внезапно просыпаются и уже не могут погрузиться обратно в сон.

• Проблемы с сердцем и сосудами

Исследования показывают, что коронавирус поражает эндотелий — слой клеток, выстилающий внутреннюю поверхность кровеносных сосудов. Это приводит к воспалению, боли в сосудах (особенно ощутимой на руках или ногах), появлению красной сыпи-«паутинки», просвечивающей сквозь кожу.

• Повреждения почек

Почечная недостаточность наблюдалась примерно у каждого седьмого пациента с тяжёлой формой COVID‑19.

Читать далее:

Опасное потепление климата начнется через 7 лет

Аборты и наука: что будет с детьми, которых родят

Посмотрите на самые красивые снимки «Хаббла». Что увидел телескоп за 30 лет?