瑞典新研究表明新冠疫苗 mRNA 可逆转录为 DNA，这一研究可靠吗？这可能会带来什么问题？

瑞典一项关于新冠疫苗 mRNA 可逆转录为 DNA 的研究确实引起了广泛关注和讨论，但对其可靠性和潜在影响的理解需要非常谨慎和全面。

关于研究的可靠性：

首先，需要明确的是，目前关于新冠疫苗 mRNA 可逆转录为 DNA 的证据主要来自体外（in vitro）研究，也就是在实验室环境中，对细胞进行的实验。这个研究（来自瑞典卡罗林斯卡学院等机构）确实发现，在实验室条件下，在特定的人类细胞系中，SARSCoV2 的刺突蛋白可以被逆转录为 DNA。

以下是关于这项研究可靠性的几个关键点：

体外研究的局限性： 体外研究是科学探索的重要起点，但它们不能直接等同于人体内的实际情况。体外实验是在高度受控的环境下进行的，可能存在一些在人体内不会发生的条件或因素。人体是一个极其复杂且动态的系统，许多生物过程受到严格的调控，与简单的体外实验存在很大差异。
逆转录酶的存在： 关键在于，要实现 mRNA 到 DNA 的逆转录，需要一种名为逆转录酶的酶。目前已知的人类细胞本身不普遍或高效地表达能够逆转录外源 mRNA 的逆转录酶。然而，一些病毒，如人类免疫缺陷病毒（HIV），携带自己的逆转录酶。这项研究中，研究人员可能使用了特定的实验条件或引入了额外的逆转录酶来促进逆转录过程。 这也是为什么在解释这项研究时，需要区分“人体是否能够自然地这样做”与“在特定实验条件下是否能够做到”。
研究的性质： 这项研究更像是探索一种可能性，而不是证明一种普遍现象。它表明，在特定条件下，逆转录是可能发生的，但并不意味着它在人体内会大量发生，或者以一种不加调控的方式发生。
同行评审： 任何重要的科学研究都需要经过同行评审。在正式发表前，它会被其他科学家审阅，以评估其方法、结果和结论的严谨性。一旦发表，其他研究人员也会尝试重复实验或在此基础上进行进一步研究。目前该研究的结论是否被广泛接受并得到其他独立验证，是判断其可靠性的重要依据。
科学界的主流观点： 目前，科学界的主流观点是，新冠疫苗（包括 mRNA 疫苗）的 mRNA 分子在进入人体细胞后会被迅速降解，不会大规模或长期地整合到人类基因组中。mRNA 的作用是指导细胞产生刺突蛋白，然后细胞会迅速将其分解。

可能带来的问题（基于该研究的“可能性”而产生的担忧）：

尽管目前科学证据不支持 mRNA 疫苗 mRNA 大量整合到基因组，但如果这项研究提出的可能性（即使是在特定条件下）真的能在某种程度上发生在人体内，可能会引发以下担忧：

1. 基因组整合的潜在风险：
基因突变： 如果 mRNA 逆转录形成的 DNA 片段意外地整合到人类染色体中，它就有可能干扰正常的基因功能，例如：
插入突变： 插入到某个基因中可能破坏该基因的表达或功能。
改变基因表达： 插入到基因调控区域，可能会导致基因过度表达或表达不足。
功能失调的蛋白质产生： 整合的 DNA 片段可能会被错误地解读，产生非正常的蛋白质，这可能对细胞功能产生影响。

2. 长期的未知影响：
免疫系统的异常反应： 如果 DNA 片段整合到免疫细胞的基因组中，可能会导致免疫系统对自身产生误识别，引发自身免疫性疾病的风险（尽管这是非常低概率的理论推测）。
生殖细胞的潜在影响： 如果逆转录和整合发生在生殖细胞（精子或卵子）中，理论上可能将这些基因组变化遗传给下一代。然而，目前没有证据表明 mRNA 疫苗能够影响生殖细胞。

3. 疫苗有效性和安全性的疑虑：
疫苗功效降低的可能性： 如果 mRNA 分子发生异常转化或整合，可能会影响其指导蛋白质产生的效率，从而理论上影响疫苗的保护效果。
新的不良反应： 尽管极不可能，但任何未知的生物学机制都有可能带来意料之外的副作用。

需要强调的关键点和现有证据的反驳：

RNA 的不稳定性和降解： mRNA 分子本身是相对不稳定的，它们在细胞内会被核糖核酸酶（RNases）迅速降解。这与 DNA 的稳定性形成鲜明对比。新冠疫苗的 mRNA 设计也考虑了其稳定性，使其能在细胞内工作一段时间来指导蛋白质合成，然后被自然清除。
DNA 整合的严格调控： DNA 整合到基因组是一个复杂的过程，通常需要病毒自身的酶（如整合酶）以及特定的细胞内环境和蛋白质相互作用。人类细胞本身并没有高效的机制来整合随机的 DNA 片段，更不用说来自外源 mRNA 的逆转录产物。
大规模临床试验和上市后监测： 新冠疫苗在获得批准前，都经过了大规模的临床试验，并在全球范围内被数十亿人接种。在这些广泛的观察中，并没有出现与基因组整合相关的明确证据或广泛的科学报告。上市后的药物警戒系统也在持续监测疫苗的安全性。
研究方法的局限性： 正如前文所述，这项研究是体外研究，并且可能使用了特定的实验条件。将其推断到人体内的普遍情况需要非常谨慎。

总结：

瑞典的这项研究发现了新冠疫苗 mRNA 在特定体外条件下可能被逆转录为 DNA 的可能性。这在科学上是值得探索和了解的，有助于我们更深入地理解生物学机制。

然而，目前没有任何可靠证据表明这一过程在人体内会大规模发生，或者导致 mRNA 疫苗 mRNA 整合到人类基因组中。科学界的主流观点以及现有的疫苗安全性数据，并未支持这种担忧。

对于此类研究结果，应保持科学的审慎态度：

等待进一步的研究和验证： 需要更多独立的、体内的研究来确认这一现象的发生频率、机制以及在人体内的实际影响。
区分可能性与现实： 理解体外实验的局限性，不要轻易将实验室的“可能”等同于人体的“现实”。
信任现有的科学共识和数据： 在获得更多确凿证据之前，不应因一项初步的体外研究而过度恐慌，忽略了 mRNA 疫苗经过大规模临床试验和广泛应用的安全性数据。

总而言之，这项研究提出的可能性很有趣，但其对新冠疫苗安全性的实际影响目前非常有限，甚至可以忽略不计，除非有后续更强有力的证据支持。

网友意见

结论不可靠。

人体有 RNA快速降解、RNA不入核、逆转录酶不表达 三重防护，mRNA疫苗逆转录成DNA概率极小，不用焦虑。

题目中的文章纯粹用细胞系做实验，还用了极端条件，不符合人体接种mRNA疫苗的真实情况。

我们来看看这文章怎么带节奏：

一、文章加了比疫苗用量高1000倍的mRNA做实验。

一个成年人，打一针mRNA疫苗接受到的mRNA量只有30ug^[1]，就像往一个60kg的大水桶中，稀释进30ug的mRNA，这么换算下来是0.5ug/L mRNA。

而在这篇文章的体外细胞实验中，一个24孔板里加0.5ml的培养液，里面加0.5ug/ml的mRNA^[2]。

看清楚，人体内是0.5ug/L，细胞里是1ug/ml。为了制造mRNA疫苗焦虑，这个研究组往细胞培液里多加了1000倍mRNA，根本就不是正常的mRNA疫苗用量。

--

二、体外细胞系会分裂，才能让mRNA进细胞核；肝细胞在没有肝损时不分裂，mRNA疫苗都不会进细胞核，不会变成DNA。

高中生物知识告诉我们，细胞有细胞核、细胞质。

细胞核的DNA转录产生mRNA后，大部分mRNA被运出细胞核，进入细胞质中翻译出蛋白。

你听过mRNA能重新运进细胞核的吗？

我出来了，我进去了，我又出来了，我又进去了？

这是在玩儿呢？

mRNA重新跑进细胞核，往往靠细胞分裂时核膜解离，暴露出裸露的细胞核，就像上图右边那样^[3]，这时mRNA才有机会接触到细胞核，跑进细胞核里。

这篇文章里用于研究的Huh7细胞可以不停分裂，核膜破解后，mRNA能接触到细胞核。

但人体肝细胞在肝脏没有受损时很少分裂，mRNA无法进细胞核，进不了细胞核，没法被逆转录酶转变成DNA。

这篇文章用能分裂的细胞系，就不符合人体真实情况。

--

三、体内mRNA疫苗活不过24小时，没机会碰到48小时才出现的逆转录酶：

这里的LINE-1能把mRNA逆转录成DNA。

但是LINE-1在人体基本所有细胞里都被抑制（包括肝细胞）。而Huh7只是个体外细胞系，它的LINE-1能表达出来，不代表人体真实情况。

其次，24小时肝细胞中的mRNA就下降1000倍^[4]。而这篇文章里LINE-1在24小时还没被激活。

mRNA都没来得及遇到逆转录酶就降解了......还担心个毛？

LINE-1和mRNA表达时间不重合，碰不到一起对不对？

为了做文章，去年另一个组专门在细胞系，额外表达了逆转录元件LINE-1，做出新冠病毒逆转录成DNA插入基因组的样子，制造焦虑^[5]。

这工作还是大佬Jaenisch组做的，实际上他们的实验条件又是LINE-1过表达，又是能分裂的细胞系，极端条件下出惊天结果，完全不符合人体真实状况。

就不知道这种artificial的工作有什么意义？

---

总结：

这里提到的工作，实验条件不符合人体真实情况。

在人体中，由于有“mRNA快速降解、mRNA不入核、逆转录酶不表达 ”这三重防护措施，mRNA逆转录出DNA的概率很小。

对mRNA疫苗，无需太过焦虑。

参考

1. ^ https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT05279365
2. ^ Aldén M, Olofsson Falla F, Yang D, et al. Intracellular reverse transcription of Pfizer BioNTech COVID-19 mRNA vaccine BNT162b2 in vitro in human liver cell line[J]. Current Issues in Molecular Biology, 2022, 44(3): 1115-1126.
3. ^ Nuclear envelope dynamics in embryos and somatic cells[M]. Landes Bioscience, 2002.
4. ^ Finn, J.D., Smith, A.R., Patel, M.C., Shaw, L., Youniss, M.R., van Heteren, J., Dirstine, T., Ciullo, C., Lescarbeau, R., Seitzer, J., et al. (2018). A Single Administration of CRISPR/Cas9 Lipid Nanoparticles Achieves Robust and Persistent In Vivo Genome Editing. Cell Rep 22, 2227-2235.
5. ^ Zhang L, Richards A, Barrasa MI, Hughes SH, Young RA, Jaenisch R. Reverse-transcribed SARS-CoV-2 RNA can integrate into the genome of cultured human cells and can be expressed in patient-derived tissues. Proc Natl Acad Sci U S A. 2021 May 25;118(21):e2105968118. doi: 10.1073/pnas.2105968118. PMID: 33958444; PMCID: PMC8166107.

先说结论：结论可靠，但是和大家的认知可能不大一样。

结论是什么？

mRNA疫苗可以逆转录成为DNA。

但是否整合到基因组？未知。

其实比这篇文章更让人吃惊的是另一篇，发表在PNAS上的，认为SARS-CoV-2病毒是可以整合到基因组。

mrna疫苗本身是用了SARS-CoV-2的一个片段（spike），那么，就不能排除这种风险。

我们逐步来介绍

一、mRNA疫苗逆转录成为DNA

在开始，我们先简单说一个概念：逆转录，（reverse transcription）是以RNA为模板合成DNA的过程，即RNA指导下的DNA合成。

就是中心法则里面重要的那个反向箭头，弥补了中心法则的缺陷，

Howard Martin Temin因此而获得了1975诺贝尔生理学或医学奖。

其实，新冠mRNA疫苗出现伊始，就有人提出了这个问题，甚至在这之前，大家就担心过这个问题，担心mRNA逆转录成为DNA，那就有点麻烦了。

尽管美国疾病预防控制中心CDC在其官方网站上表示：“我们的细胞会在接种mRNA疫苗后的几天内分解 mRNA 并清除它。"，但是这种说法，其实在严肃的专业人士眼里，只能说，比较讨巧。

因为，甭管是什么mRNA疫苗，你本质上就是mRNA，那么就无法排除掉在体内被逆转录酶给逆转录成DNA的问题，所以mRNA疫苗在新冠之前，只存在于“概念或实验室”中，没有走上临床。新冠来了，mRNA疫苗被迫上场，一次性突破了很多限制走到了人类中，那么对其现实中的关注就必然的了。

去年的时候，pnas第一次发表了SARS-CoV-2逆转录的问题。发现SARS-CoV-2被逆转录成了DNA。

而这次，发表在“Current Issues in Molecular Biology Journal”上的研究，也再一次佐证了这个结论：mRNA的确逆转录成为DNA了。

Detection of DNA amplicons of BNT162b2 in Huh7 cells treated with BNT162b2.

这段的意思就是，使用DNA扩增，发现Huh7细胞中出现了 BNT162b2 疫苗逆转录后的DNA片段。

那么，这个时候，其实还有一个问题：

逆转录后的片段到底是以游离状态存在呢？还是整合到了基因组上？

二、争议：游离DNA还是整合到了基因组？

其实，这个问题就更为关键了。

那就是，两篇研究都证实了SARS-CoV-2和mRNA疫苗会逆转录成为DNA。

但是，这个DNA是游离的还是整合到人类基因组上了？

要是前者的话，还好，毕竟人体中游离DNA还是蛮多的，我们还用了很多。

比如癌症中会有游离DNA。

之前我们知乎的大佬就发了ecDNA到nature上。

但是，如果，我说如果，这个DNA是整合到基因组上呢？

那就麻烦了。

这一点，两篇文章就存在争议了。

在2021年的pnas文章上，作者论证，SARS-CoV-2的确整合到了基因组上了。

12号染色体

15号染色体上

形成了嵌合基因组A human–viral chimeric read pair supporting viral integration.

但是在最新这篇文章里，并没有发现整合到基因组上（因为没做染色体测序），只是观察到了逆转录。

第三：这意味着什么？

我们先说逆转录成为DNA。

这意味着，

优势是：mRNA疫苗可能并没有那么快降解。毕竟逆转录成为DNA后，更加稳定，还可以在转录过去，所以能长效发挥。

劣势是：一段长期停留的DNA，会持续产生影响，这对于免疫是一种消耗，过度免疫可不是好事。

但是，整合到基因组呢？

那是个很危险的事情。

1，DNA会插入到基因组什么位置？

这是个很危险的事情。

我之前聊转基因的时候，就提到过这个问题，我们作转基因的时候，比较担心的是随机插入，事实上，直到今天，哪怕是crispr cas9，也有这个问题。

就是，你以为插入到的安全区，可能并不安全，甚至他还会随机插入到其他位置。

如果是插入到了基因中，那就尴尬了，可能会破坏基因功能，引发严重疾病。

做转基因的时候，会遇到做了很多最后才能找到一两个的问题，除了本身整合到基因组的难度，更多的是插入到了基因中，导致基因被破坏，然后无法存活。

2，稳定遗传。

整合到基因组，那就意味着可以稳定遗传，一代一代走下去。

这就更麻烦了，直到今天，我们依然对于人类基因组抱有很强的敬畏，因为人类进化了这么多年，才形成了30多亿碱基对，你要是人工往里面添加DNA片段，那意味着转基因人出现了。

这是一件很可怕的事情。

不过真发生了，那也没办法，毕竟人类基因组中也有10%左右的病毒基因，只是没想到我们竟然能见证史诗级过程！

所以，现在这两篇研究，核心的争议是：到底有没有整合到基因组上？

这里额外说一下，为什么把这两篇文章放在一起？

因为，mRNA疫苗本质上是把SARS-CoV-2的一部分放到了mRNA疫苗载体上。

二者存在相同的片段，如果可以整合，理论上并没有本质上区别，所以才需要关注。

不过，反过来说，反正SARS-CoV-2都可以整合了，那么mRNA疫苗整合，也无可厚非啊。

顺便，这两篇文章都引发了业内的争议，大家认为，他们的研究手段可能有些问题，需要改进。

期待更多研究。

不过，生物学嘛，专治不服，也无需恐慌。

毕竟眼前的新冠是客观的风险，而长远的风险，谁知道呢？

我们现在国内用的是灭活疫苗和亚单位疫苗，这两者一个是死病毒，一个是蛋白，倒是不存在这个问题。

2022年论文：mRNA逆转录成DNA，但未研究是否整合到基因组

Aldén, Markus, et al. "Intracellular Reverse Transcription of Pfizer BioNTech COVID-19 mRNA Vaccine BNT162b2 In Vitro in Human Liver Cell Line."Current Issues in Molecular Biology44.3 (2022): 1115-1126.

2021年论文：sars-cov-2逆转录并且整合到基因组上。

Zhang, Liguo, et al. "Reverse-transcribed SARS-CoV-2 RNA can integrate into the genome of cultured human cells and can be expressed in patient-derived tissues."Proceedings of the National Academy of Sciences118.21 (2021).

谢各位老铁邀。

这个预印本问题挺多的。

上面其他几位老师的回答已经总结得差不多了。

首先正如 @张旭 老师所说，

Huh7这个细胞系，一般人的肝脏里头多半是没有的，

这玩意儿是多年以前从日本某肝癌患者的癌细胞培养出来的，

特点是对丙肝病毒非常易感，

所以经常用来搞HCV相关研究。

这几位瑞典老师的细胞系选择可以说是思路非常奔放了……

然后正如 @Jenny Wang 老师所说，

这个体外试验的剂量有大问题。

——具体请看：

所以这几位瑞典老师用了0.5/1/2 μg/ml的疫苗……

如果假设人体血容量4000ml（暂不考虑其他体液），

这就约等于要静脉注射2000/4000/8000μg的mRNA疫苗，还要保证上述疫苗全部一发入肝，

这才有可能达到这几位瑞典老师试验用的剂量~

然而现实情况是，BNT成人剂量是30μg，小朋友更低，而且还是肌注……

（以上部分拾了 @dreamerchen 老师的牙慧，鸣谢一下）

---

最后例行贩卖一点焦虑吧。

如果瑞典这几位老师的研究居然成真了，人体真的可以把新冠疫苗mRNA逆转录成DNA，

甚至像 @李雷 老师搬运的另外一篇陈年老paper所说，居然可以发生整合，

那么早在mRNA疫苗攻克人类基因组之前，

咱们这煞笔基因组早就应该被各种肠道菌群、各种常驻病毒，以及其他各种长期重复感染的呼吸道/肠道病原体的mRNA给塞满了……

文章还没有看。不过鉴于Huh7细胞对单链RNA病毒的侵染复制比较敏感，不排除是细胞系带来的bias。最好在organoid或人源化小鼠上试试。

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