之所以会上瘾,或许是某种古老的病毒在作祟

2018-09-29 来源 : 环球科学

  

  ○ HIV病毒示意图。反转录病毒并不能独立复制,而是将它们的遗传密码RNA插入宿主的DNA中,利用宿主的资源完成自我复制。| 图片来源:Thomas Splettstoesser

  撰文 | 鳄鱼

  来源 | 原理(ID:principle1687)

  数十万年前,我们的祖先被一种名为逆转录病毒(retrovirus)的古老病毒感染。这是一种无法独立生存的病毒,它们可以像人类免疫缺陷病毒(HIV)那样,将自身的遗传密码插入宿主的DNA中,再利用宿主的资源来完成自我复制。现在,有研究人员认为,在现代人类的基因组中,仍散落着这些古老病毒留下的遗传痕迹。而且,它们在悄无声息的影响着我们的成瘾行为。

  逆转录病毒通过感染我们的祖先而进入到现代人类的基因之中。据研究发现,大约5-8%的人类基因组中充满了这种古老的逆转录病毒的痕迹。

  在很大程度上,基因组中大多数的人类内源性反转录病毒(HERV)在人与人之间并不存在太大的区别——换句话说,你与随机遇到的一个人的基因中所携带的这种古老的遗传痕迹在种类和数量上都是大致相同的。

  然而,有一种名为HK2的逆转录病毒却是个例外,全球只有5-10%的人群携带这种病毒。这意味着,在人类的进化过程中,HK2病毒出现得相对较晚,因此它们没有足够的时间在人群中扩散;又或者,这种病毒在进化的某个节点上对人类有益,因而逃脱了自然选择的删选。

  虽然我们说HK2出现得“相对较晚”,但其实它已经在人类基因中潜伏了至少25万年了——尼安德特人和丹尼索瓦人的基因中存在这种病毒。HK2病毒位于调节大脑中多巴胺活动的基因RASGRF2附近,而多巴胺物质会促进大脑中与多巴胺相关的活动。

  多巴胺是一种神经递质,与人类大脑中的愉悦回路密切相关。多巴胺会改变大脑的连接方式,让人重复愉悦的活动。根据根据美国国家药物滥用研究所的数据,使用毒品会让大脑释放大量多巴胺。

  在一项最新的研究中,牛津大学和雅典大学的研究团队发现,HK2病毒在药物成瘾者身上更常见,因而与成瘾有显著相关;此外,HK2能够操纵附近的基因,表明HK2病毒整合入人体基因可能是导致成瘾行为的原因。

  HK2病毒与药物成瘾具有关联性

  在新研究的第一部分中,研究人员先是分析了人们的DNA,以了解那些基因中含有HK2痕迹的人是否更容易上瘾。希腊的研究人员分析了200多名HIV携带者的基因,英国的研究人员则分析了约180名感染了丙型肝炎病毒(HCV)患者的DNA。这两种病毒都可以通过静脉注射毒品、药物而传播。

  

  ○ 丙型肝炎病毒示意图。病毒可以说是从非生物过渡到生物(可以自主复制)的最小生命体,因而往往有着晶体般规则的几何结构。| 图片来源:BruceBlaus

  这项研究表明,通过注射毒品感染HIV病毒的患者与通过其他途径感染的控制组相比,HK2病毒整合入RASGRF2基因中的频率高出2.5倍;而对于感染丙型肝炎病毒的患者,持续滥用毒品的患者与控制组相比,他们体内HK2病毒整合入RASGRF2基因中的频率高出3.6倍。这个强有力的证据表明,RASGRF2基因中的HK2病毒与这些“注射毒品的人”(PWID)的成瘾行为具有关联性。

  HK2病毒导致药物成瘾?

  在研究的第二部分,研究人员调查了HK2病毒是否会影响人类基因。在实验中,他们使用基因“魔剪”——CRISPR-Cas9——将HK2病毒插入原本不含这种病毒的人体细胞的DNA中,精确地说,是插入到RASGRF2基因上与包含HK2病毒的DNA相同的位置。

  实验结果表明,插入HK2病毒改变了RASGRF2基因的表达模式,也就是改变了存储在DNA中的遗传信息翻译产生蛋白质的过程。这一结果显示了RASGRF2基因表达与成瘾之间的因果关系。但由于这是一项在实验室环境下完成的实验,因此还不能确定它对成瘾行为的影响。

  关联性&因果性

  共同指导这项研究的牛津大学Katzourakis教授说:“我们只清楚知道一小部分HERV的生物作用,然而,从未有强有力的证据支持一种并不是人群中所有个体共有的HERV在人类生物学中的作用。我们的研究首次表明,HK2的罕见变体会影响成瘾这种复杂的人类特性,尤为重要的是,这一发现在雅典和格拉斯哥的不同人群中均得以复现。”

  雅典大学主导这项研究的Magiorkinis博士补充说:“大多数人认为这些古老的病毒是无害的。人们时不时地证明了HK2病毒在癌症中的过度表达,但是要区分因果关系非常困难。早在2012年,经历了长达20年关于HERV在人体中致病作用的争论之后,我们试图证明一个非常冒险的假设,那就是HERV可能导致了人类疾病。我们的提议得到了医学研究委员会的支持,如今我们有强有力的证据证明HERV可能致病。这是我们第一次能够区分HERV致病性的因果关系。”

  因为病毒的整合先于现代人类的出现,因此,并不是注射毒品的人的行为决定了这种病毒的存在,而是这种病毒可能与成瘾行为有关。并非所有注射毒品的人携带这种病毒,因此,很多其他的基因和行为因素也与成瘾行为有关,但是,病毒是成瘾的重要预测因素。

  自从发现HIV病毒和人类T淋巴细胞白血病病毒(HTLV)以来,这是第三次发现一种人类反转录病毒与人体中的一种有害影响密切相关——这次研究人员发现的有害影响便是复杂的成瘾行为。

  研究人员希望,通过理解成瘾行为的机械-生物化学特征,可以研发出更好的药物靶点,为成瘾者提供支持。

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