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人体8%DNA来自病毒?这类物质或有益免疫

讲述/郑元瑜(前台北荣民总医院感染科主治医师)韩慧林整理

科学家发现人体有数以万计的DNA片段来源于病毒。(健康1+1/大纪元)
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DNA是人体重要的遗传物质。但科学家发现,人体还有数以万计的DNA片段来源于病毒,这些片段在久远年代之前嵌入人体,并代代相传。近些年人们发现,这些外来遗传物质竟能加强和助益人体免疫[1][2]

对此话题,前台北荣民总医院感染科主治医师、尚文诊所内科医师郑元瑜做了详细解释。下面内容根据其讲述整理。

人DNA中有病毒片段来自祖先

今年10月28日《科学》(Science)杂志发表了一项研究:人的DNA中,有来自外来病毒的DNA,而这些物质竟然可帮助人体抵抗其它病毒的感染。

研究指出,人体细胞分泌的一种叫做抑制素(Suppressyn)的蛋白质能保护人类细胞,免受RD114病毒的感染。但科学家深入分析发现,人体中制造抑制素的这段DNA是由病毒带进来的。

而且科学家确信,这种病毒侵入的过程发生在我们祖先身上。由于一开始病毒就侵入了生殖细胞,所以它可以代代相传。到今天,人类普遍拥有这个病毒基因。

由于这些病毒DNA信息“天生”存在于体内, 所以这些DNA片段及其来源的病毒被称为“内源性反转录病毒”。人类的DNA中,大约有8%的遗传信息属于“内源性反转录病毒”。

人体DNA可被入侵和改变

参照DNA的遗传信息,人体可以制造出RNA,并进一步制造构成人体的必需物质——蛋白质。而人体参照DNA制作RNA的过程,被称为“转录”。

因为人体的DNA是需要保护的,因此科学家曾经相信,DNA转录成RNA的过程应该是单向的、不可逆的。

而反转录病毒的发现让科学家大跌眼镜。因为这类病毒可以参照自身RNA,利用人体细胞,制作出带有病毒的DNA片段,置于细胞的DNA中。这也表示,生物体细胞内的DNA,是有可能被入侵和改变的。

反转录病毒改变宿主DNA。(健康1+1/大纪元)

换句话说,反转录病毒可以将自已的遗传信息,插入人体细胞的DNA中,改变细胞的DNA。

造成艾滋病的HIV病毒,及造成肝炎的B型肝炎病毒,都是常见的反转录病毒。

有人也许会问,那么人的DNA被改变之后,是不是就会变成电影中的“变种人”、“改造人”或“疆尸”之类的呢?

当然不是。

如B型肝炎病毒只改变肝细胞,而HIV则针对人的辅助T淋巴细胞——身体其它细胞的DNA没有被改变。也就是说,病人后代的DNA不会受到病毒的影响。

但如果反转录病毒感染生殖细胞,比如精原细胞或卵原细胞,并改变其DNA,这种改变就可能遗传给病人子女后代。

不光是人类,其它的动物,包括猪、猴子、猩猩等,它们的DNA也含有内源性反转录病毒的信息。

插入DNA的病毒片段不能造成感染

刚发现人类DNA中有外来病毒片段的时候,科学家们认为,这可能只是远古病毒遗留下来的“化石”,是没有功能的。只不过,在克服这些病毒感染之后,人类或其它动物存活下来,但又清除不掉这些外来的DNA,它们就像“残渣”一样留在DNA中。

目前,还未发现人体的内源性反转录病毒具有致病力或传染力。但已经确定,人体细胞能产生一种病毒实体,叫做K型人类内源性反转录病毒。

虽然目前只发现这一种完整的病毒,但内源性反转录病毒占据人体DNA的比例高达8%,其它各种各样的反转录病毒的零件——RNA片段、蛋白质颗粒,也会从人体细胞中制造出来。

来自病毒的DNA 对人体有利有弊

在病毒DNA插入人类细胞,并代代相传的过程中,这些病毒的DNA有些已经变得不完整,有些已经变得不活跃,而有些甚至可以帮助人类。

比如说,有些内源性反转录病毒所制造的蛋白质,已成为人体不可缺少的物质。

人体产生一种叫作合胞素(syncytin)的蛋白质,可以稳定胎盘构造。如果缺乏合胞素,孕妇会出现胎盘相关的疾病——如流产、胎儿生长受限、子癎前症等。研究发现,编码合胞素的基因,就是内源性反转录病毒带来的。

但是,如果合胞素异常出现在神经系统,可能与一些疾病有关:包括多发性硬化症、精神分裂症、躁郁症等。

研究还发现,其它一些内源性反转录病毒成分,也可能和自体免疫疾病有关:包括第一型糖尿病、类风湿性关节炎等。

如果一个嵌入人体DNA的病毒基因,在坏的一面表现为自体免疫疾病,而好的一面,是可以让人体产生类似病毒入侵的状况,使免疫系统提早做出反应。

可以想像,人先天遗传到一个病毒基因,这个病毒对祖先来讲原本是“入侵者”,在代代相传之后,免疫系统逐渐容许这些基因的存在。

那么后来,会不会有可能免疫系统再把这些病毒基因当作外来“入侵者”,而去发动攻击,进而造成自体免疫性疾病呢?

在这方面,已经有研究发现了初步的关联。

病毒DNA以多种方式抗病毒

人体内有的十万余种内源性反转录病毒的DNA片段,它们协助免疫系统抗病毒的方式不止一种。

1. 制造抑制素

在《科学》杂志发表的研究中,研究者检测的RD114病毒是猫科动物,如家猫身上常见的病毒。这种病毒能结合人体细胞表面的受体,进而感染细胞。

而人体细胞,正是借用了DNA中携带的内源性反转录病毒的信息,分泌了抑制素。抑制素能干扰RD114病毒与人体细胞表面受体的结合过程,从而起到抗感染的作用。

这项研究还发现,胎盘和胚胎干细胞能高水平表达抑制素(Suppressyn)的基因,制造出抑制素蛋白质。也就是说,人体还在胚胎阶段时,就已具备一种抵抗病毒的能力,这是人们过去想不到的。

2. 快速调动免疫系统

病毒入侵会激发人体产生抗体,但是制作抗体需要一定的时间,且抗体只能对抗一种目标。

但病毒入侵后,人体还出现一种物质,叫做双股RNA,双股RNA能触发和激活先天免疫系统。这个过程不需要辨识病毒的具体特征,可以迅速对抗不同种类病毒,具有广效性。

研究发现,当外来病毒入侵的时候,一些细胞会启动内源性反转录病毒的基因,表达双股RNA,号召免疫系统做出更强的反应。这是人体在不需要抗体的情况下,快速对抗病毒感染。

在针对A型流感的细胞实验中,就有这样的发现。

3. 生成类似病毒物质阻挡病毒

病毒入侵细胞,并大量复制,然后离开细胞,这个过程有很多复杂的步骤。

人体细胞可以利用内源性反转录病毒的基因,制造出多种类似病毒的成分。这些成分可以占据病毒原本需要结合的位置,例如细胞入口处的受体,或者离开细胞的路径,阻断了真正的病毒的入侵。

也有些其它成分可以干扰病毒活动,例如干扰病毒复制的过程,从而帮助人体抗病毒。

最后,郑元瑜表示,实际上人体的每个细胞都有全套的DNA信息,包括所有人体内源性反转录病毒的DNA片段。因此,在理论上,身体许多细胞都有使用这些病毒DNA的潜力,相当于人体普通细胞启动“全民国防”抗病毒,而不只依赖免疫细胞了。◇

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责任编辑:李清风

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