В новом исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, ученые из Института биомедицинских исследований Уайтхеда (Whitehead Institute for Biomedical Research) обнаружили, что у пациентов, которые уже выздоровели от COVID-19, иногда необъяснимо выходит положительный результат теста ПЦР через несколько недель или даже месяцев.
Хотя заразиться COVID-19 можно во второй раз, этот случай не относится к данной группе пациентов. Из образцов их выделений не было выделено живых вирусов, и некоторые исследования обнаружили ложноположительные результаты даже во время содержания участников на карантине. Кроме того, у РНК, как правило, короткий срок жизни – большинство из них остается только на несколько минут, поэтому маловероятно, что положительные тесты указывают на остаточные РНК.
Результаты научной работы
Результаты исследования показывают, что генетические последовательности из РНК-вируса SARS-CoV-2 могут интегрироваться в геном клетки-хозяина посредством процесса, называемого обратной транскрипцией. Затем эти участки генома считываются с РНК, которые потенциально могут быть обнаружены с помощью ПЦР-теста. SARS-CoV-2 – не единственный вирус, который интегрируется в геном человека. Около 8% нашей ДНК состоит из остатков древних вирусов. Некоторые вирусы, называемые ретровирусами, для репликации полагаются на интеграцию в ДНК человека. SARS-CoV-2 не является ретровирусом, а это означает, что ему не нужна обратная транскрипция для его репликации. Однако неретровирусные последовательности РНК-вируса были обнаружены в геномах многих видов позвоночных, включая человека.
Исследователи заразили человеческие клетки коронавирусом в лаборатории, а затем через 2 дня секвенировали ДНК инфицированных клеток, чтобы увидеть, содержит ли она следы генетического материала вируса. Чтобы убедиться, что их результаты могут быть подтверждены с помощью другой методологии, ученые использовали 3 разных метода секвенирования ДНК. Во всех образцах исследователи обнаружили фрагменты вирусного генетического материала (хотя ученые подчеркивают, что ни одного из вставленных фрагментов было недостаточно для воссоздания живого вируса). Затем ученые исследовали ДНК, фланкирующую небольшие вирусные последовательности, чтобы понять механизм, с помощью которого они туда попали. В этих окружающих последовательностях ученые обнаружили отличительный признак генетической особенности, называемой ретротранспозоном.
Транспозоны, иногда называемые «прыгающими генами», представляют собой участки ДНК, которые могут перемещаться из одной области генома в другую. Транспозоны зачастую активируются, чтобы «прыгать» в условиях сильного стресса, рака или старения, и являются мощными агентами генетических изменений. Один из распространенных транспозонов в геноме человека называется ретротранспозоном LINE1, который состоит из мощной комбинации механизма разрезания ДНК и обратной транскриптазы, фермента, который создает молекулы ДНК из матрицы РНК (например, РНК SARS-CoV-2). По словам авторов исследования, у интеграции LINE1 очень четкий след. На стыке вирусной последовательности с клеточной ДНК происходит дупликация 20 пар оснований. Помимо дупликации, еще одним признаком, свидетельствующим о LINE1-опосредованной интеграции, является последовательность узнавания эндонуклеазы LINE1. Исследователи определили эти особенности почти в 70% ДНК, содержащих вирусные последовательности, но не во всех, предполагая, что вирусная РНК может интегрироваться в клеточную ДНК через несколько механизмов.
Чтобы проверить вирусную интеграцию за пределами лаборатории, исследователи проанализировали опубликованные наборы данных транскриптов РНК из разных типов образцов, включая образцы пациентов с COVID-19. С помощью этих наборов данных ученые смогли вычислить долю генов, которые были транскрибированы в клетках этих пациентов и содержали вирусные последовательности, которые могли быть получены из интегрированных вирусных копий. Процент варьировался от образца к образцу, но для некоторых относительно большая часть вирусных транскриптов, по-видимому, была транскрибирована из вирусного генетического материала, интегрированного в геном.
Недавние исследования показали, что по крайней мере некоторые из вирусно-клеточных считываний могут быть результатом вводящих в заблуждение артефактов метода секвенирования РНК. В настоящей статье исследователи смогли устранить эти артефакты, которые могли затруднить понимание результатов. Вместо того, чтобы просто подсчитывать транскрипты, содержащие вирусный материал, исследователи визуализировали, в каком направлении были прочитаны транскрипты. Если вирусные считывания были результатом живых вирусов или существующих вирусных РНК в клетке, исследователи ожидали бы, что большинство вирусных транскриптов были бы считаны в правильной ориентации для рассматриваемых последовательностей; в остро инфицированных клетках в культуре более 99% имеют правильную ориентацию. Однако если бы транскрипты были продуктом случайной интеграции вируса в геном, то произошло бы разделение примерно 50 на 50 – половина транскриптов была бы прочитана вперед, другая половина – назад, относительно генов хозяина.
В будущем ученые планируют исследовать, могут ли фрагменты генетического материала SARS-CoV-2 превращаться в белки. Это может обеспечить постоянную защиту от вируса. Авторы исследования также надеются выяснить, могут ли эти интегрированные участки ДНК частично быть виноваты в некоторых долгосрочных аутоиммунных последствиях, с которыми сталкиваются некоторые пациенты с COVID-19.
Авторы другого исследования утверждают, что антитела к коронавирусам, вызывающим ОРВИ, не защищают от SARS-CoV-2.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
