研究人员惊觉：古老病毒 DNA 孕期和大出血时搞事

据德克萨斯大学西南分校儿童医学中心研究所（CRI）发表在《科学》杂志上的研究，人类基因组中的古老病毒残余物在怀孕期间和大量出血后会被激活，以增加血细胞的生成，这是确定人类“垃圾 DNA”用途的重要一步。

CRI 主任、霍华德·休斯医学研究所研究员肖恩·J·莫里森博士以及第一作者朱莉娅·潘博士着手进行研究造血干细胞（即通常不频繁分裂的血细胞生成干细胞）在怀孕期间和失血后是如何被激活的。

当他们比较怀孕小鼠和未怀孕小鼠干细胞中的激活基因时，发现怀孕小鼠干细胞中的逆转录转座子已处于激活状态。

逆转录转座子是古老的病毒基因序列，现在已永久成为我们基因组的一部分，有时被称为“垃圾 DNA”，因为它们不编码有助于细胞功能的蛋白质。它们使用一种被称为逆转录酶的酶，就如同人类免疫缺陷病毒（HIV）一样，进行自我复制。

人类已经进化出相应机制，在大多数时候让逆转录转座子处于关闭状态，因为逆转录转座子在复制并重新插入基因组的其他部分时具有破坏 DNA 的能力。

“这与我们预期的相反。如果说存在需要保护基因组完整性并避免突变的时刻，那应该是在怀孕期间，”莫里森博士说。

“我们的基因组中有数百个这样的逆转录转座子序列。为什么不能像某些物种那样将其永久失活呢？它们对我们一定有一些适应价值。”

莫里森博士和潘博士使用了常用于抑制患者体内 HIV 复制的逆转录酶抑制药物，来抑制小鼠体内反转录转座子的复制。

这些药物不会改变正常小鼠的血细胞生成，但却会阻止妊娠期间造血干细胞的增加和红细胞的生成，进而导致贫血。

在研究人员进一步探索激活血细胞生成的机制时，他们发现免疫传感器 cGAS 和 STING 正在对反转录转座子进行检测。

这些传感器在病毒感染或反转录转座子复制后促使干扰素的产生。

“我们原本以为干扰素可能会导致干细胞被免疫系统杀死。但我们发现反转录转座子激活的干扰素恰好足以激活血细胞的生成，”CRI 莫里森实验室的前研究生潘博士说。

当 Phan 博士和 Morrison 博士抑制 cGAS、STING 或干扰素时，在正常小鼠中，其对干细胞或血细胞的生成几乎没有影响。但在怀孕小鼠中，这阻碍了干细胞数量的增多以及血细胞的生成，进而导致贫血。

Phan 博士与前 Morrison 实验室博士后研究员、现德国埃森大学医院皮肤科教授 Alpaslan Tasdogan 医学博士、哲学博士合作，对孕妇的血液样本进行了类似的分析，其中包括三名正在接受逆转录酶抑制剂治疗的人。他们一起发现，在怀孕期间，人类造血干细胞中的逆转录转座子和干扰素也被激活，而且这对于避免贫血也是必需的。

“Morrison 博士和 Phan 博士在小鼠身上的发现也适用于人类，这令我们感到非常兴奋。这些见解有助于我们了解导致怀孕期间贫血的一些潜在机制，”Tasdogan 博士说。“我们的下一步是启动一项临床试验，以加深我们对逆转录转座子在患者中如何发挥作用的理解。”

这项研究基于莫里森实验室此前的发现，即雌激素能够促进怀孕期间造血干细胞的激活。

“这项工作改变了我们对于调节组织再生机制的认知。截至目前，我们仅在造血系统中证实了这一点，不过我们推测，其他类型的干细胞在组织再生期间也会利用逆转录转座子和免疫传感器来激活自身，”莫里森博士说道。