ARN-ul SARS-Cov-2 se poate transcrie în ADN-ul uman, spun cercetătorii de la MIT. O posibilă explicație pentru „Covid pe termen lung”

În primele luni ale pandemiei COVID-19, medicii care analizau rezultatele testelor au început să observe ceva ciudat: pacienții care se vindecaseră deja de COVID-19 dădeau uneori rezultate pozitive inexplicabile în urma testării PCR, după câteva săptămâni sau chiar luni.

Deși există și posibilitatea de reinfectare cu SARS-Cov-2, niciun virus viu nu a fost izolat în cazul acelor probe. De asemenea, ARN-urile au, în general, o durată scurtă de viață – majoritatea rămân doar câteva minute – așa că este puțin probabil ca testele pozitive să fie rezultatul ARN-urilor reziduale.

O nouă lucrare a laboratorului din cadrul Institutului Whitehead și a profesorului de biologie de la Massachusetts Institute of Technology (MIT) Rudolf Jaenisch poate oferi un răspuns privind motivul pentru care unii pacienți continuă să fie testați pozitiv după videcarea de COVID-19.

Jaenisch și colaboratorii săi arată că secvențele genetice ale virusului de tip ARN SARS-CoV-2 se pot integra în genomul celulei gazdă printr-un proces numit transcripție inversă. Aceste secțiuni ale genomului pot fi apoi „citite” în ARN-uri, care pot fi preluate de un test PCR.

SARS-CoV-2 nu este singurul virus care se integrează în genomul uman. Aproximativ 8% din ADN-ul nostru este format din rămășițele virusurilor vechi. Unele virusuri, numite retrovirusuri, se bazează pe integrarea în ADN-ul uman pentru a se replica. „SARS-CoV-2 nu este un retrovirus, ceea ce înseamnă că nu are nevoie de transcriere inversă pentru replicarea sa”, spune Liguo Zhang, co-autor al studiului. Însă secvențe de virus ARN non-retrovirale au fost detectate în genomul multor specii de vertebrate, inclusiv la oameni.

Având în vedere acest lucru, Zhang și Jaenisch au început să facă experimente pentru a testa dacă integrarea virală s-ar putea produce în cazul noului coronavirus. Cercetătorii au infectat celule umane cu SARS-Cov-2 în laborator, apoi au secvențiat ADN-ul din celulele infectate pentru a vedea dacă acesta conține urme de material genetic al virusului.

Pentru a se asigura că rezultatele lor pot fi confirmate cu o metodologie diferită, au folosit trei tehnici diferite de secvențiere a ADN-ului. În toate probele, au găsit fragmente de material genetic viral (deși cercetătorii subliniază că niciunul dintre fragmentele inserate nu a fost suficient pentru a recrea un virus viu).

Zhang, Jaenisch și colegii au examinat apoi ADN-ul din apropierea micilor secvențe virale pentru a găsi indicii despre mecanismul prin care au ajuns acolo. În aceste secvențe înconjurătoare, cercetătorii au găsit semnul distinctiv al unei caracteristici genetice numită retrotransposon.

Transpozonii sunt secțiuni ale ADN-ului care se pot deplasa dintr-o regiune a genomului în alta. Acestea sunt adesea activate pentru a „sări”, în condiții de stres ridicat sau în timpul cancerului sau al îmbătrânirii și sunt agenți puternici ai schimbării genetice.

Un transposon comun în genomul uman este retrotransposonul LINE1, alcătuit dintr-o combinație puternică de mașini de tăiat ADN și transcriptază inversă, o enzimă care creează molecule de ADN dintr-un șablon de ARN (cum ar fi ARN-ul SARS-CoV-2 ).

„Există o amprentă foarte clară pentru integrarea LINE1”, spune Jaenisch. „La joncțiunea secvenței virale cu ADN-ul celular, se face o dublare de 20 de perechi de baze.”

„Fracțiunea de celule care se integrează ar putea fi foarte mică”, spune Jaenisch. „Chiar dacă este rar, există peste 140 de milioane de oameni care au fost deja infectați, nu?”

Pentru a examina integrarea virală în afara laboratorului, cercetătorii au analizat seturi de date publicate de transcripții ARN din diferite tipuri de probe, inclusiv probe ale pacienților COVID-19. Cu aceste seturi de date, Zhang și Jaenisch au reușit să calculeze fracția de gene care au fost transcrise în celulele acestor pacienți. Procentul a variat de la eșantion la eșantion, dar pentru unii o fracțiune relativ mare a transcrierilor virale pare să fi fost transcrisă din materialul genetic viral integrat în genom.

Cercetătorii au analizat în ce direcție au fost citite transcrierile. Dacă citirile virale ar fi rezultatul virusurilor vii sau ale ARN-urilor virale existente în celulă, cercetătorii s-ar aștepta ca majoritatea transcrierilor virale să fi fost citite în orientarea corectă pentru secvențele în cauză; în celulele infectate în cultură, peste 99 la sută se află în orientarea corectă. Dacă transcrierile ar fi produsul integrării virale aleatorii în genom, totuși, ar exista o divizare de aproape 50-50 – jumătate din transcrieri ar fi fost citite înainte, cealaltă jumătate înapoi, în raport cu genele gazdă. „Asta am văzut în unele probe ale pacienților”, spune Zhang. El sugerează că o mare parte din ARN-ul viral din unele probe ar putea fi transcris din secvențe integrate.

Deoarece setul de date pe care l-au folosit a fost destul de mic, Jaenisch subliniază că sunt necesare mai multe informații pentru a stabili exact cât de comun este acest fenomen în viața reală și ce ar putea însemna pentru sănătatea oamenilor. 

Este posibil ca foarte puține celule umane să experimenteze orice fel de integrare virală. În cazul unui alt virus ARN care se integrează în genomul celulei gazdă, doar o fracțiune dintr-un procent din celulele infectate (între .001 și .01) conținea ADN viral integrat. Pentru SARS-CoV-2, frecvența integrării la om este încă necunoscută. „Fracțiunea de celule care se integrează ar putea fi foarte mică”, spune Jaenisch. „Chiar dacă este rar, există peste 140 de milioane de oameni care au fost deja infectați, nu?”

În viitor, Jaenisch și Zhang intenționează să investigheze dacă fragmentele de material genetic SARS-CoV-2 ar putea fi transformate în proteine. „Dacă fac acest lucru și declanșează răspunsuri imune, ar putea oferi protecție continuă împotriva virusului”, spune Zhang.

De asemenea, ei speră ca investigațiile că releve dacă aceste secțiuni integrate ale ADN-ului ar putea fi parțial de vină pentru unele dintre consecințele autoimune pe termen lung pe care le experimentează unii pacienți cu COVID-19. „În acest moment, nu putem decât să facem speculații”, spune Jaenisch. „Dar un lucru pe care credem că îl putem explica este de ce unii pacienți sunt pozitivi pe termen lung”.

Sursa: MIT