隐藏在我们的DNA上,由远古的入侵病毒留下的基因,可能会导致我们患上某些致命的疾病。
前段时间新型冠状病毒的肆虐,是不是还让你心有余悸?在科技昌明的今天,一个小小病毒就让满世界的人谈虎色变,人人自危,是不是让你感到很不可思议?知道了自然界中还藏有好多我们对付不了的敌人,是不是又让你心惊胆战呢?
现在呀,我要告诉你一个更坏的消息:人类最阴险的敌人,不在自然界,而是在我们自己身体里。说它最阴险,是因为它们可以由父母遗传给后代,世世代代与我们为敌。对了,它们也是病毒,是一种特殊的病毒。今天,我们就来谈谈它们。
嵌入我们DNA上的病毒
大多数病毒都是我们身体的临时入侵者(比如这次的新冠病毒)。它们使我们得病,但很快我们要么康复,要么死亡。人和病毒只有你死我活的关系。然而,一个世纪前,美国生物学家佩顿·劳斯在鸡身上发现了一种病毒,它能将其病毒基因嵌入被感染细胞的DNA中,从而在鸡的DNA上“定居”下来。
病毒基因被嵌入动物的DNA里,一个严重的后果是:如果动物的精子或卵细胞被这种病毒感染,那么病毒基因就可以通过父母传给后代。因为这些病毒来自动物自身的DNA,所以它们被命名为“内源性病毒”,以区别来自外部的外源性病毒。随后,科学家在鸡的基因组中又发现了其他几种这类病毒。到了1980年代,我们在人身上也发现了它们。
1990年代,随着基因测序技术的出现,科学家揭示出,内源性病毒在我们身上相当普遍。自从大约5亿年前以来,无数入侵病毒已经将自己的DNA成功嵌入到我们祖先的DNA中,以至于这些古老的病毒基因现在占据了人类基因组的8%。不过,在进化过程中,它们中的大多数已经发生突变,失去活性,变成了基因里的“化石”,或者说垃圾基因。
只有几个是例外。
复活的病毒基因兴妖作怪
在人身上,目前已经发现了两个内源性病毒家族,在某些情况下,它们可以被重新激活,在我们身上兴妖作怪。下面我们来看一个例子。
美国医生阿文达·内特在纽约开了一家治疗艾滋病的诊所。2005年,他接待了一名奇怪的病人,这位病人几年前就被诊断出感染了艾滋病毒,但他同时开始肌肉萎缩,表现出与渐冻症类似的症状。渐冻症是由运动神经元的退化和死亡引起的。我们知道,著名物理学家霍金就患有这种疾病。这是一种罕见的遗传病,目前尚无药可治。
为了控制这位病人的艾滋病病毒,内特让他服用了抗内源性病毒的药物,这种药物可以阻止艾滋病病毒复制。令所有人惊讶的是,患者的渐冻症症状也有所改善。
既然渐冻症是一种DNA疾病,而抗病毒药物竟可以改善它的症状,这就引发内特猜测:渐冻症会不会是一种由病毒引起的疾病?既然没有任何证据表明,一种外部的病毒要为此负责,那病毒会不会来自患者自己的DNA,也就是说,这是一种内源性病毒;这种病毒的基因本来处于休眠状态,但现在却被艾滋病病毒激活了?
经过多年的研究,内特的想法被证明是正确的:渐冻症确实是一种由内源性病毒引发的疾病,病毒基因在我们每个人身上都存在,只是通常情况下,它处于休眠状态,但在非常罕见的情况下,它也可以被激活。
一种病毒基因要对多种疾病负责
随着研究的深入,现在我们越来越意识到,包括多发性硬化症、精神分裂症,甚至1型糖尿病在内的很多疾病,在某些情况下,可能都是由埋伏在我们基因组中的古老病毒基因引发的。病毒基因被激活之后,就开始制造病毒蛋白(在休眠状态,是不会制造病毒蛋白的),我们的免疫系统识别出病毒蛋白之后,就将其当作外来入侵者进行攻击,但往往防卫过当,破坏邻近的健康组织,从而造成上述疾病。所以这些疾病又是自身免疫疾病。
多发性硬化症就是一种自身免疫疾病,患上这种病,病人自身的免疫细胞开始攻击包裹神经元、对神经元起保护作用的神经鞘(神经元表面的一层薄膜),破坏神经元传递的信号。1989年,一位法国科学家在多发性硬化症患者的脑组织中发现了一种未知的病毒蛋白。进一步的实验表明,这种病毒蛋白是由人类基因组中的某个基因合成的。这个内源性病毒基因被称为HERV-W。随后越来越多的证据表明,HERV-W在精神分裂症、渐冻症和1型糖尿病中也扮演了重要的角色。
战胜最阴险的敌人
这个发现让我们对这些疾病有了全新的认识,也为未来的治疗指明了方向。
需要说明的是,由于内源性病毒基因已经嵌入我们的DNA,我们要将其剔除已不可能,而且也没必要,因为它们在绝大多数人身上处于休眠状态。至于极少数身上的内源性病毒基因不幸被激活的患者,由于病毒基因又是通过制造病毒蛋白兴妖作怪的,所以我们只要阻止它制造病毒蛋白,或者消灭病毒蛋白即可。
在治疗方面,目前最大的进展来自瑞士一家名为GeNeuro的制药公司。这家公司开发的一种药物,可以与由HERV-W制造的病毒蛋白结合,并将其破坏。这样,人体的免疫系统就不会因兴师动众而误伤健康组织。临床试验表明,该药物可以减缓40%的脑组织萎缩。该公司正在测试这种药物对1型糖尿病和精神分裂症的治疗效果。不过总的来说,药物的研发目前还在起步阶段。
内源性病毒基因的发现告诉我们,人类与病毒之间从古至今都在进行着激烈的斗争。人类能存活至今,从某种意义上说,我们大多数时候已经赢得了胜利。有了药物之后,我们可能会赢得另一个重要的胜利,即战胜埋伏在我们基因组中的最阴险的敌人——内源性病毒。
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