Vědci zjistili, proč mají někteří pacienti i po prodělání covidu-19 pozitivní PCR test

V prvních měsících pandemie nemoci covid-19 se začaly objevovat případy, kdy někteří pacienti, kteří se již z nemoci zotavili, měli pozitivní PCR test, a to i několik týdnů nebo dokonce měsíců po prodělání nemoci.

Přestože se lidé mohou nakazit nemocí covid-19 opakovaně, pozitivní PCR testy se objevily i u pacientů, kteří neprodělali opětovnou nákazu; z jejich vzorků nebyly izolovány žádné živé viry a některé studie ukázaly, že se objevily falešně pozitivní výsledky i u pacientů v karanténě. Také RNA mají obecně krátkou životnost – většina z nich se udrží jen několik minut – takže bylo nepravděpodobné, že by pozitivní testy byly výsledkem reziduálních RNA.

Nová práce člena Whiteheadova institutu a profesora biologie na MIT Rudolfa Jaenische a jeho kolegů zřejmě přináší odpověď na otázku, proč jsou testy některých pacientů pozitivní i po vyléčení z nemoci covid-19. V článku, který byl publikován v magazínu Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), Jaenisch a jeho spolupracovníci ukazují, že genetické sekvence z RNA viru SARS-CoV-2 se mohou integrovat do genomu hostitelské buňky prostřednictvím procesu zvaného reverzní transkripce. Tyto úseky genomu pak mohou být „načteny“ do RNA a mohly by být potenciálně zachyceny pomocí PCR testu. 

SARS-CoV-2 není jediným virem, který se integruje do lidského genomu. Přibližně osm procent naší DNA tvoří pozůstatky starých virů. Některé viry, tzv. retroviry, se při své replikaci spoléhají na integraci do lidské DNA. „SARS-CoV-2 není retrovirus, což znamená, že ke své replikaci nepotřebuje reverzní transkripci,“ uvedl doktorand Whiteheadova institutu a jeden z autorů studie Liguo Zhang. „V genomech mnoha druhů obratlovců, včetně člověka, však byly zjištěny neretrovirální sekvence RNA virů.“

S ohledem na tento fakt začali Zhang a Jaenisch s experimenty, jejichž cílem bylo ověřit, zda by k této virové integraci mohlo docházet i u nového koronaviru. S pomocí doktorandky Jaenischovy laboratoře Alexie Richardsové infikovali vědci v laboratoři lidské buňky koronavirem a o dva dny později sekvenovali DNA z infikovaných buněk, aby zjistili, zda obsahuje stopy genetického materiálu viru. Aby zajistili, že jejich výsledky bude možné potvrdit různými metodikami, použili tři různé techniky sekvenování DNA. Ve všech vzorcích nalezli fragmenty virového genetického materiálu (i když vědci zdůrazňují, že žádný z vložených fragmentů nestačil k obnovení živého viru).

Zhang, Jaenisch a jejich kolegové poté zkoumali DNA, která malé virové sekvence doprovázejí, a hledali v ní stopy mechanismu, jakým se tam dostaly. V těchto okolních sekvencích vědci našli znaky genetického prvku zvaného retrotranspozon.

Transpozony, někdy nazývané „skákající geny“, jsou úseky DNA, které se mohou přesouvat z jedné oblasti genomu do jiné. Často se aktivují ke „skoku“ v důsledku vysokého stresu nebo během rakoviny či stárnutí a mohou spustit genetické změny. 

Jeden z běžných transpozonů v lidském genomu se nazývá retrotranspozon LINE1, který je tvořen kombinací mechanismů na změny DNA a reverzní transkriptázy, enzymu, který vytváří molekuly DNA z RNA předlohy (jako je RNA viru SARS-CoV-2). 

Kromě duplikace je dalším znakem jako důkaz integrace zprostředkované LINE1 rozpoznávací sekvence endonukleázy LINE1. Vědci identifikovali tyto znaky u téměř 70 % DNA, které obsahovaly virové sekvence, ale ne u všech, což naznačuje, že virová RNA se může integrovat do buněčné DNA více mechanismy. 

Pro screening virové integrace mimo laboratoř vědci analyzovali publikované soubory dat transkriptů RNA z různých typů vzorků, včetně vzorků pacientů s nemocí covid-19. Vědci se zaměřili na analýzu RNA transkriptů z různých typů vzorků. Díky těmto souborům dat byli Zhang a Jaenisch schopni vypočítat podíl genů, které byly přepsány v buňkách těchto pacientů, a které obsahovaly virové sekvence, jež by mohly pocházet z integrovaných kopií viru. Procento se lišilo vrozek od vzorku, ale u některých se zdá, že byla poměrně velká část virových transkriptů přepsána z virového genetického materiálu integrovaného do genomu. 

Nedávný výzkum však odhalil, že přinejmenším část čtení z virových buněk může být produktem zavádějících artefaktů metody sekvenování RNA. Vědcům se však podařilo tyto artefakty, které mohly výsledky zkreslovat, odstranit. Namísto prostého sčítání přepisů, které obsahovaly virový materiál, se věd ci zaměřili na to, jakým směrem byly přepisy čteny. Pokud by přečtené virové transkripty byly výsledkem živých virů nebo existujících virových RNA v buňce, vědci by očekávali, že většina virových transkriptů bude přečtena ve správné orientaci pro dané sekvence; v akutně infikovaných kultivovaných buňkách je více než 99 % ve správné orientaci. Pokud by však byly transkripty produktem náhodné virové integrace do genomu, došlo by k rozdělení téměř 50 na 50 – polovina transkriptů by byla čtena dopředu, druhá polovina dozadu, vzhledem ke genům hostitele. Naznačuje to, že velká část virové RNA v některých vzorcích mohla být přepsána z integrovaných sekvencí.

Vzhledem k tomu, že soubor dat, který vědci použili, byl poměrně malý, Jaenisch zdůrazňuje, že je třeba získat více informací, aby se přesně zjistilo, jak běžný je tento jev v reálném životě a co by mohl znamenat pro lidské zdraví. 

Je možné, že jen u velmi malého počtu lidských buněk dochází k nějakému druhu virové integrace. V případě jiného RNA viru, který se integruje do genomu hostitelské buňky, obsahoval integrovanou virovou DNA pouze zlomek procenta infikovaných buněk (mezi 0,001 a 0,01). V případě viru SARS-CoV-2 není četnost integrace u lidí dosud známa. 

V budoucnu Jaenisch a Zhang plánují zkoumat, zda by fragmenty genetického materiálu SARS-CoV-2 mohly být buňkou přeměněny na proteiny. „Pokud se tak stane a spustí se imunitní reakce, může to zajistit nepřetržitou ochranu proti viru,“ uvedl Zhang.

Vědci doufají, že se jim podaří zjistit, zda tyto integrované úseky DNA nemohou být částečně na vině některých dlouhodobých autoimunitních následků, které se u některých pacientů s covid-19 objevují.

Práce Jaenischova týmu je k dispozici zde

Total
14
Shares
Další články
Přečtěte si více

Co čeká českou mediální scénu v roce 2014?

Odpověď na tuto otázku by měla dát velká mediální debata, která zahájí letošní již 8. ročník konference Czech Internet Forum. 13 předních osobností největších mediálních domů, mediálních agentur a zástupců inzerentů v ní bude diskutovat o tom, zda příští rok bude pro média lepší, či horší než ten letošní, zda se ještě vůbec vyplatí média provozovat, a kolik se jich vůbec dokáže na našem trhu uživit.