德克萨斯大学西南分校儿童研究所的科学家们发现，在怀孕期间出血后，古老的病毒DNA激活了血细胞的产生

　　

根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》杂志上的一项新研究，人类基因组中的古代病毒残留物在怀孕期间和大量出血后被激活，以增加血细胞的产生，这是定义人类“垃圾DNA”目的的重要一步。

反转录转座子是古老的病毒基因序列，现在是我们基因组的永久组成部分，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。它们使用一种叫做逆转录酶的酶来复制自己，就像人类免疫缺陷病毒（HIV）一样。人类已经进化出一种机制，使逆转录转座子在大多数情况下处于关闭状态，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。

CRI主任、霍华德·休斯医学研究所研究员Sean J. Morrison博士和第一作者Julia Phan博士着手发现造血干细胞（通常不经常分裂）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激活的基因时，他们发现逆转录转座子在怀孕小鼠的干细胞中已经开启。Morrison和Phan使用逆转录酶抑制药物来抑制小鼠逆转录转座子的复制（逆转录酶抑制药物通常用于抑制患者体内的HIV复制），这些药物不会改变正常小鼠的血细胞生成，但会阻止怀孕期间造血干细胞和红细胞生成的增加，从而导致贫血。随着研究人员进一步探索激活血细胞产生的机制，他们发现逆转录转座子可以被免疫传感器cGAS和STING检测到。这些传感器在病毒感染或逆转录转座子复制后诱导干扰素的产生。类似的，抑制cGAS、STING或干扰素，对正常小鼠的干细胞或血细胞生成几乎没有影响。但在怀孕的小鼠中，这阻止了干细胞数量和血细胞生成的增加，导致贫血。

“我们认为干扰素可能会导致干细胞被免疫系统杀死。但是我们发现逆转录转座子刚好开启足够的干扰素来激活血细胞的产生，”Phan博士说，他原本是CRI Morrison实验室的研究生。“这与我们的预期相反。如果说有什么时候需要保护基因组的完整性，避免突变，那就是在怀孕期间，”Morrison博士说。“在我们的基因组中有数百个这样的反转录转座子序列。为什么不像某些物种那样永久地使它们失去活性呢？它们一定对我们有一定的适应价值。”

对孕妇的血液样本进行了类似的分析，其中包括三名接受逆转录酶抑制剂治疗的孕妇，他们发现，逆转录转座子和干扰素在怀孕期间也在人类造血干细胞中被激活，是避免贫血所必需的。这项研究建立在Morrison实验室之前的发现——即雌激素有助于怀孕期间造血干细胞的激活——的基础上。

“我们非常兴奋，Tasdogan博士和Phan博士在小鼠身上的发现也适用于人类。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如何在患者中发挥作用的理解。”

“这项工作改变了我们对调节组织再生机制的看法。到目前为止，我们只在造血系统中证明了这一点，但我们推测，在组织再生过程中，其他种类的干细胞也会利用反转录转座子和免疫传感器来激活干细胞。”