较高的HIV病毒载量可以影响病毒的进化
发布日期：2024-02-03
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《分子生物学与进化》杂志上的一篇新论文发现，病毒载量较高的人体内的HIV病毒群体也具有较高的病毒重组率。实际上，血液中的HIV病毒越多，病毒就越容易发生变异。
HIV病毒历史上之所以如此难以对付，原因之一就是该病毒具有极高的重组率。重组使得病毒各株之间能够交换遗传信息，推动HIV在人体内的进化。这种遗传信息交换有助于病毒逃避免疫系统的追杀，并对旨在治疗HIV的药物产生抗药性。
更广泛地说，重组是重要的进化驱动力，使得生物体能够清除破坏性的突变并组合有益的突变。尽管它很重要，但科学家们尚不了解HIV的重组率在感染过程中或不同个体之间如何变化。在像HIV这样经过充分研究的系统中，了解影响重组率的因素可以帮助更广泛地揭示重组对进化的影响。
HIV重组中一个重要但研究不足的步骤是共同感染，即两种不同的病毒粒子感染同一个细胞。尽管人们对HIV重组的兴趣由来已久，但我们尚未了解共同感染率的变化是否会导致重组率的变化。虽然对细胞培养物和小鼠中的HIV的研究表明，共同感染的增加与重组病毒的增加有关，但尚不清楚这一效应是否存在于感染HIV的人身上。
参与这项新研究的研究人员假设，病毒载量较高的人（血液中更多的HIV）会有更多的细胞被同时感染，这将导致病毒的重组率更高。为了验证这一假设，他们开发了一种名为“通过时间序列链接衰减分析重组”（RATS-LD）的新方法，该方法利用随时间变化的突变之间的遗传关联来量化重组。
调查发现，虽然数据集中病毒载量最低的三分之一的HIV人群的重组率与之前的估计值相符，而病毒载量最高的三分之一人群的重组率中位数高出近六倍。此外，研究人员观察到，在单个人体内，病毒载量和有效重组率同时增加。
这些结果表明，艾滋病病毒的重组率可能比研究人员以前认为的更为极端。除了艾滋病病毒外，许多生物体，如细菌和植物，不需要进行重组来繁殖，但可以从中受益。为了交换遗传物质，这些生物体也需要两个不同的基因组在相同的时间和地点相遇。因此，研究人员的发现还表明，种群密度可能会影响多种情况下重组的有效率。
“过去几十年里，测序数据的爆炸性增长使遗传学家们对重组率的理解更加深入，他们了解到重组率可以依赖于上下文并受到许多不同的分子因素的影响，”该论文的作者之一Elena V. Romero说。“在这里，我们表明种群密度可能是以前被低估的病毒因素之一。”
Elena Romero et al, Elevated HIV viral load is associated with higher recombination rate in vivo, Molecular Biology and Evolution (2023). DOI: 10.1093/molbev/msad260.
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