最新研究顯示人體細胞可將RNA逆寫進DNA

按照DNA→RNA→蛋白質的中心法則, 人類生命密碼是由 4 種鹼基組成的DNA支配的。這 4 種鹼基通過排列組合，翻譯出 64 種mRNA結成的密碼子。又在這些密碼子的指令下，產生出20 多種氨基酸並排列組合構成數億種不同的蛋白質,  這些蛋白質有機地結合為生命。

在經典的生物學理論中，儘管有些RNA病毒可將RNA逆轉錄為DNA，而在人類等的真核細胞，這是不可逆的。人類DNA聚合酶參與DNA的複製或損傷修復, 以及構建RNA信息，但它的功能是單向的，只沿著DNA→DNA或DNA→RNA的方向起作用，從而防止RNA的信息被逆寫回DNA中。

近日, 托馬斯。傑斐遜大學的研究人員發表了他們的論文，首次顯示 RNA 片段在人類DNA聚合酶θ的幫助下, 可以回寫進DNA。如果這被證實是普遍現象，這將挑戰或改進DNA中心法則，並可能對生物醫學的多個領域產生影響。 

這一發現表明，RNA信息可以用作修復或重寫DNA的模板。該大學的Pomerantz團隊研究了一種不尋常的DNA聚合酶 - 聚合酶θ(Pol θ)。在哺乳動物細胞中的14種DNA聚合酶中，只有3種承擔了複製整個基因組的大部分工作，剩下的11種包括聚合酶θ主要參與檢測和修復DNA鏈的斷裂或錯誤。    

雖然聚合酶θ在修復DNA中發揮作用，但它容易出現修補偏差，從而使DNA鏈產生許多錯誤或突變。不過，研究人員注意到聚合酶θ的這些壞特性和病毒逆轉錄酶十分類似。而病毒逆轉錄酶例如HIV逆轉錄酶可以將RNA逆轉錄為DNA。

於是，研究人員使用實驗比較DNA聚合酶θ與HIV逆轉錄酶的轉錄功能。他們的研究顯示，聚合酶θ能將RNA信息轉化為DNA，並且效果不亞於HIV逆轉化酶。聚合酶θ在使用RNA模板轉錄DNA信息（RNA→DNA）時，其效率和保真度都比它使用DNA模板來編寫DNA信息（DNA→DNA）明顯增加，而引入的錯誤顯著減少。

值得注意的是，在健康細胞中，大多數組織中並不表達DNA聚合酶θ。但是，在癌組織中可見聚合酶θ的高度表達。它可能被用於RNA介導的癌細胞DNA修復，促進癌細胞無止境生長或提升其耐藥性。如果進一步了解DNA聚合酶θ后，或許可將它發展為一個潛在的抗癌藥物靶點來治療癌症。

那麼這是否意味著接種新冠mRNA疫苗可以改變接種者的細胞核的 DNA？從目前的理論上來說，這是不可能的。 為了讓 RNA 分子改變核 DNA，必須滿足幾個條件：它必須進入到細胞核，它必須可能被逆轉錄，它必須整合到 DNA。

新冠mRNA疫苗把指令產生新冠刺突蛋白的mRNA 置於保護 性脂質殼中。當疫苗注射到人體后，它釋放出了其mRNA。而mRNA 進入的是細胞的核糖體(ribosomes)，然後核糖體rRNA讀出mRNA代碼中的一系列氨基酸，並把它們拼湊成刺突蛋白。當新冠刺突蛋白從細胞中滲出刺激人體產生抗體時，mRNA也在降解消失。

按照CDC的解釋，新冠mRNA疫苗 「不會影響我們的DNA或通過任何方式與其互動。mRNA永遠不會進入細胞核，而細胞核是我們的DNA（基因物質）被保存的地方「。

當然，要嚴密關注疫苗出現的任何副作用，即使是罕見的副作用。例如, 在美國新冠疫苗接種人數達1.67億之際，CDC10日發布美國疫苗不良事件的報說，在接受輝瑞或莫德納的mRNA疫苗后，有226名接種者出現心肌炎和心包炎，病患大部分已經康復，這些人半數以上年齡在12歲至24歲之間。在日本接種新冠mRNA疫苗的1千萬人中，類似病況也出現了7例。

Reference

Chandramouly G, Zhao J, McDevitt S, Rusanov T, Hoang T, Borisonnik N, Treddinick T, Lopezcolorado FW, Kent T, Siddique LA, Mallon J, Huhn J, Shoda Z, Kashkina E, Brambati A, Stark JM, Chen XS, Pomerantz RT. Polθ reverse transcribes RNA and promotes RNA-templated DNA repair. Sci Adv. 2021 Jun 11;7(24):eabf1771. doi: 10.1126/sciadv.abf1771. PMID: 34117057.

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