数十万年前我们的祖先被一种逆转录病毒感染。现在研究人员认为,这种病毒的古老遗传痕迹在一些人的基因组中仍然存在,正在默默地促进成瘾行为。
9月24日发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究表明,一种名为HK2的逆转录病毒的遗传痕迹在吸毒成瘾者中比在没有成瘾者的人群中更常见,这些痕迹可能会影响周围的基因,进而可能影响人类的行为。逆转录病毒-包括HK2以及人类免疫缺陷病毒(HIV)-是可以将其遗传密码插入宿主DNA中的病毒。据说大约5%到8%的人类基因组中充满了古代逆转录病毒的痕迹,这些逆转录病毒通过感染我们的祖先而进入我们的基因。
在大多数情况下,那些古老的逆转录病毒签名在人与人之间没有太大差异。换句话说,你随机遇到的人可能和携带和你基因中相同种类和数量的这些古老痕迹。相比之下HK2病毒的痕迹却仅存在于全球5%至10%的人群中。这意味着在进化的宏伟计划中,HK2病毒感染最近才发生,所以它还没有时间在群体中均匀存在或者被自然选择而消除。“相对较新的”的特性,意味着它一直潜伏在人类基因中,至少25万年前它也存在于尼安德特人和杰尼索万基因中。
两组研究人员,一名来自希腊雅典大学,另一组来自英国牛津大学,他们分析了人们的DNA,试图发现那些基因中有HK2痕迹的人是否是更容易上瘾的倾向。
在希腊,研究人员分析了多名艾滋病病毒感染者的基因,在英国,研究人员分析了大约名患有丙型肝炎病毒的人的DNA。两种病毒都可以通过静脉注射药物传播。
希腊的研究小组发现,静脉注射毒品感染艾滋病毒的人在基因组中含有HK2病毒痕迹的可能性,是那些通过其他方式(如性)感染的人的2.5倍。同样在英国,那些通过静脉注射毒品感染丙型肝炎并长期吸毒的人,其基因中含有HK2痕迹的可能性是那些未通过吸毒感染的人的3.6倍。
以前的研究发现,DNA中的HK2痕迹可以在叫做RASGRF2的基因中发现,该基因在脑中释放多巴胺中起作用。多巴胺是一种神经递质,与大脑的快感回路紧密缠绕在一起,被认为可以促进愉快活动的重复进行。此外根据美国国家药物滥用研究所的数据,这种化学物质可以改变大脑连接的方式,而药物使用会释放大脑中的大量多巴胺。
研究人员的下一步工作是调查HK2痕迹是否对人类基因有任何影响。在实验室实验中,科学家使用遗传“剪刀”CRISPR-Cas9将HK2痕迹插入到尚未含有它的人类细胞的DNA中。具体来说,他们将病毒痕迹插入到在RASGRF2基因中之前曾发现它的精确位置。他们发现插入古老病毒的痕迹改变了RASGRF2的表达模式;换句话说,它改变了存储在DNA中的信息用于创建蛋白质的过程。尽管如此,由于第二次实验是在实验室培养器皿中完成的,而并不是在人体上进行的,这一发现对成瘾行为的影响还是不太清楚。
这项新的研究首次表明,人群中存在的一种古老的病毒痕迹在生物学上是可测量的。该研究的第一部分,研究人员观察到吸毒者中病毒痕迹的较高比率,仅显示出相关性;但实验的第二部分显示病毒插入导致细胞生物学的变化。基因组中存在许多易受病毒整合影响的易损点。
此外病毒的整合发生在数千年前,这比我们今天看到的上瘾行为要早得多。研究人员提出,或许在某个点上这种病毒的整合对人类是有益的,这就是为什么它们能存在相当一段时间,而不被自然选择所消灭。现在团队希望能够准确理解HK2痕迹如何影响成瘾行为。这可能会找到更好的干预策略。如果科学家能够制造一种针对这种基因注入的药物,我们可能会帮助人们从成瘾行为中恢复过来。