武汉病毒所是疫情源头?无事实依据,学者呼吁不要凭空假设

中国唯一的P4生物安全实验室所在地中科院武汉病毒研究所,近日卷入了“新冠病毒源头”风波。

该研究所的石正丽研究员率领的团队是蝙蝠病毒研究领域的权威,也是中国SARS(严重急性呼吸道综合征)病毒的源头攻克团队。然而,随着疫情的进展,“实验室病毒泄漏”、“人为制造新病毒”等流言开始笼罩在武汉病毒研究所及石正丽等人身上。

2月2日下午,石正丽在朋友圈回应:“2019新型冠状病毒是大自然给人类不文明生活习惯的惩罚,我石正丽用我的生命担保,和实验室没有关系。”石正丽曾经的合作伙伴、美国非营利组织生态健康联盟(EcoHealth Alliance)疾病生态学家Peter Daszak在接受《科学》杂志(Science)采访时也表示,每当新疾病、新病毒出现时,都会产生诸如实验室泄漏或者生物工程制造一类的“阴谋论”,“这令人羞耻!”

对于目前的诸多猜测,一名接受澎湃新闻记者(www.thepaper.cn)采访的生物领域学者表示,“我的观点是基于已有数据做的合理推测、学术研究,有就是有,没有就是没有,科学研究不能凭空假设”。他认为新冠病毒并不是源自石正丽实验室,但他同时提到,“不能‘我用生命担保’,这不是科学的态度。”

中科院武汉病毒研究所成立于1956年,是专业从事病毒学基础研究及相关技术创新的综合性研究机构,拥有我国首个投入正式运行的生物安全(四级)实验室。

官网显示,石正丽现任武汉病毒所新发传染病研究中心主任、武汉国家生物安全实验室(四级)副主任、生物安全三级实验室主任等。长期从事新发病毒的病原学研究,在野生动物传播的病毒的病原学、分子流行病以及病毒的感染机理方面有丰富的研究经验。石正丽也是此次湖北省“2019新型肺炎应急科技攻关研究项目”应急科研攻关研究专家组组长。

1月23日,石正丽团队在bioRxiv预印版平台上发表文章《一种新型冠状病毒的发现及其可能的蝙蝠起源》。2月3日,研究内容经同行评议后正式发表于国际顶级学术期刊《自然》(Nature)。石正丽团队将2019-nCoV基因组与实验室早期检测的冠状病毒的部分基因序列进行比较,发现该病毒与来源于中国菊头蝠样本的一株冠状病毒(RaTG13 )的基因相似,两种病毒序列一致性高达96.2%。研究团队确认了2019-nCoV进入细胞的路径与SARS冠状病毒一样,即通过人类血管紧张素转化酶II(ACE2)细胞受体。

《自然》当天同时上线了两篇新冠病毒相关论文,除石正丽团队外,另一篇为中国疾控中心传染病预防控制所研究员、上海市(复旦大学附属)公共卫生临床中心兼职教授张永振等人完成的另一篇成果。

新冠病毒2年前已出现?其实感染的是猪

新型冠状病毒从哪来?什么时候开始感染人?这些问题出现科学定论之前,社交媒体的猜测已经先行一步。石正丽等人2018年发表的一篇论文成为网友猜测的“依据”之一,认为早在2年前就已经出现。

2018年4月5日,《自然》在线发表了一项研究,该研究的通讯作者除武汉石正丽外,还包括杜克-新加坡国立大学医学院新发突发传染病研究所所长王林发、美国生态健康联盟(EcoHealth Alliance)主席Peter Daszak、军事医学科学院微生物流行病研究所童贻刚、华中农业大学动物科学学院马静云。澎湃新闻(www.thepaper.cn)记者曾详细报道了该成果,当时的确发现另一种全新的冠状病毒,但并非此次的新冠病毒。

这篇论文的线索是,2016年10月28日起,广东清远的一处养猪场开始爆发致命的猪疫情。该地距离2002年首例SARS爆发地广东佛山仅100多公里。

研究团队最后破解了这场猪疫情为猪急性腹泻综合征(SADS),致病的SADS冠状病毒或为一种全新的冠状病毒。

患病仔猪小肠中收集到的SADS冠状病毒基因和HKU2冠状病毒有95%的序列一致性,HKU2首先发现于香港和广东的中华菊头蝠中,不过两者刺突蛋白基因序列的一致性仅86%。

论文的并列第一作者、中科院武汉病毒研究所研究员周鹏彼时在接受澎湃新闻(www.thepaper.cn)采访时表示,“冠状病毒都是用刺突蛋白(spike protein)来入侵细胞,就像‘钥匙’和‘锁’一样,它依赖于刺突蛋白和细胞表面的受体结合,然后才能进入细胞,成功感染,但如果这个刺突蛋白变异很大的话,它就不能利用受体了。”

周鹏当时强调,“基于这样的原因,86%一致性这样的数据,我们认为SADS冠状病毒和 HKU2冠状病毒关系还不是最直接的。我们之前有做SARS经验,最终发现和SARS的刺突蛋白一致性达到97%、98%这个样子,才能够直接利用人的受体,感染成功。”

基于上述原因,研究团队继续寻找来源,筛选了团队在2013年至2016年从广东省的7个不同地点采集的591个蝙蝠肛门拭子。其中58(9.8%)个蝙蝠肛门拭子样本显示出阳性,且都来源于中华菊头蝠。高通量测序则得出,这种来源于中华菊头蝠中的冠状病毒(暂时称“SADSr冠状病毒”)和SADS冠状病毒在大小(27.2kb)上近似,总体序列一致性在96%-98%之间。更重要的是,两者刺突蛋白(样本分别为162149和141388)的序列一致性超过了98%。

周鹏当时提到,“我们目前的结论是,后来在蝙蝠中发现SADSr冠状病毒可能是病猪中发现的这个新病毒SADS冠状病毒的祖先,但同样直接来源于蝙蝠中的HKU2冠状病毒和SADSr冠状病毒可能来源于一个祖先。”

研究团队当时在论文中还将SADS和SARS联系在了一起。两者起源地不远、源头均为菊头蝠,而且“在实际操作中,我们发现在同一只菊头蝠中同时携带了SARS样冠状病毒和这次猪病的病毒。而冠状病毒重组很厉害,就像搭积木一样,我的模块放在你那里,你的模块放在我这里,说不定将来重组成什么。”

不过,不同于SARS的是,研究团队新发现的SADS冠状病毒截至论文发表时并未发现会致人死亡。

论文中当时提到,为调查可能存在的人畜传播,研究团队用抗体检测方法分析了35名近距离接触病猪的养猪场工作人员的血清样本,结果没有人呈SADS冠状病毒阳性。

值得一提的是,周鹏接受采访时同样提到冠状病毒“善于重组”,这就暗示SARS样冠状病毒和这次猪病的病毒或有发生重组的几率。“就冠状病毒的重组历史来说,完全有这种可能。并且如果是在同一只蝙蝠中或是在同一个山洞里的蝙蝠同时携带两种病毒,也会增加重组的可能性。”

石正丽当时也表示,“通过这项工作想提示一下,无论是养殖业还是公共卫生,我们都要提前去预防由这些野生动物传到人类社会的这些病原。其实这些病原在自然界是长期存在的,只要我们对这些病原进行早期的隔离、预防,或是早期诊断技术,是完全可以避免这样的传染病大规模爆发的。”

她提到,“尤其在SARS爆发以后,我们国家、包括全球,大家都有一个共识,希望把新发传染病的战线往前移。”

实际上,包括石正丽等团队在内的病毒学家们,他们历年的学术论文,不仅体现出在马不停蹄应对各地新发的传染病,也体现出他们试图找出更多关于病毒的规律,为下一场未知的疫情做准备。尽管这样的准备在实战时往往被认为收获甚微,因为病毒的“狡猾性”至今让人类处于下风。

印度论文称病毒是人为拼接并有HIV病毒片段,遭同行恶评已撤稿

如果说“新冠病毒早就出现”的猜测只是出于部分没有专业知识的群体,那么生物预印本网站 bioRxiv在1月31日上线的一篇论文则引发了一波学术界讨论。

bioRxiv是一个免费的在线档案和分发服务,用于生命科学中未经发表的预印本,由非营利性的知名研究实验室——美国冷泉港实验室(CSHL)运营。一般而言,预印本是科研论文的完成草稿,由作者上传到公开的资料库,如果论文后续还有经过修改,也可以继续上传,但旧的版本会继续存在,在预印本发表后的论文依然可以向期刊投稿。

值得注意的是,bioRxiv在线发布预印本之前,文章不经过同行评审、编辑或排版。

这篇论文出自印度德里大学和印度理工学院的研究团队,他们对比了新冠病毒和SARS的刺突蛋白序列,发现新冠病毒的刺突蛋白比SARS病毒的同源蛋白上多出来了4个独立的短肽段(6-12个氨基酸左右)。作者由此指出,多出来的4个短肽段是新冠病毒独有的,其他冠状病毒没有。

在数据库中比对搜索之后进而得出结论:这4段多出来的短肽段和HIV-1中的gp120和Gag蛋白高度相似。作者认为这一切并非偶然,通过一些结构3D模拟,他们猜测这些多出来的短肽段可能对新型冠状病毒与其受体的结合有关。

尤其引发外界猜疑的是,印度团队在论文摘要中指出“这不太可能在自然界偶然发生”,在结论部分再次写道,“新冠病毒棘突蛋白与HIV-1 gp120和Gag蛋白不寻常的相似性不太可能是偶然现象”。

这篇论文令外界的一些阴谋论者直接认为新冠病毒“源自实验室”。

但这篇文章很快被其他专业学者批驳。美国华盛顿大学医学系和基因组科学系副教授、Fred Hutchinson癌症研究中心生物信息学专家Trevor Bedford在推特上公布了自己重复比对的结果,他确认这些短插入序列确实存在于新冠病毒中,但是这些插入序列与相当多物种的序列都能匹配,其中大部分甚至不是病毒。印度学者声称独有的HIV病毒蛋白根本不在序列对比排名的前列。

华中科技大学生命科学与技术学院生物医学工程系教授薛宇在接受澎湃新闻记者(www.thepaper.cn)采访时表示,他不认为新冠病毒来源于实验室。2月5日下午,薛宇在科学网博客上也详细阐述了其个人观点。

薛宇认为,在各种各样的质疑新冠病毒可能源自实验室的文章,水准最高的是美国纯净和应用知识研究所(Institute for Pure and Applied Knowledge, IPAK)的创立者及首席执行官Dr. James Lyons-Weiler在网上贴的两篇英文的技术贴。

薛宇称,“他猜测源自实验室,最主要的证据是发现了一段仅在新冠病毒中存在,而其他病毒中不存在的长度为1378bp的插入片段,也就是他定义的INS1378。他后面所有的推测,都基于这个前提。”

“我做的事情,是把他提供的这段序列提交到数据库里,发现INS1378在许多的冠状病毒里都存在相似片段,那就表明这段序列不是新冠专属的,James根据这个片段做得所有推测就都不成立了。”薛宇表示。

薛宇还着重提到一点,如果新冠病毒源自实验室泄漏的RaTG13,这个泄漏事件应当至少在6.6年之前,且野外必须能够找到大量的、介于2019-nCoV和BatCoV RaTG13之间,且与2019-nCoV具有更高相似度的病毒菌株。

当然,也有人提出实验室培养条件下或会加快病毒突变速率。薛宇对澎湃新闻再次强调,“关于新冠病毒的突变速率,比较严谨的估算约为我使用的突变速率的1/3,所以我已经尽可能高估新冠的突变速率,就是防止别人在这个地方做文章。”

他还表示:需要注意的是,目前的分析表明,2019-nCoV的进化速率比较低,有研究者估算2019-nCoV的突变率是2.067�10^-4个碱基/位点/年(http://virological.org/t/temporal-signal-and-the-evolutionary-rate-of-2019-n-cov-using-47-genomes-collected-by-feb-01-2020/379),换算之后大约是每年全基因组6个碱基突变,远比我假设的突变率要低。另外,也有学者使用不同的模型,估算2019-nCoV的突变速率约为0.42 x 10^-3 – 1.89 x 10^-3,这个数字也比我使用的要小。因此,我们估算2019-nCoV每年大约突变90个碱基位点,这个数字可以认为是上限。

美国得克萨斯州立大学圣安东尼奥医学中心微生物和免疫系终身教授项焰在一份评论中也指出,结合其他冠状病毒的假定突变率估计,RaTG13和nCoV-2019这两种病毒可能在25到65年前有一个共同的祖先。

值得一提的是,前述印度团队已撤下了上述引发风波的论文。论文的作者之一在BioRxiv平台上留言称:这是初始研究。我们无意于为阴谋论提供原材料。尽管我们尊重科研同行在BioRxiv及其他地方的批评与评论,但这个故事已经在社交平台和新闻媒体上以不同的方式阐释和分享了。为避免在世界范围内造成进一步的误解和混乱,我们决定撤回预印本,并在重新分析后提交修正版。

石正丽本人在2月2日发布的那条朋友圈也特地提到,“印度学者已经决定撤回这篇预印本文章”。

研制SARS转基因病毒?石正丽只是第14作者,实验在美国进行

围绕石正丽实验室是“病毒源头”的“依据”之一还包括其2015年11月参与发表在《自然-医学》(Nature Medicine)上的另一篇论文。

这篇论文中,研究团队选取了与SARS冠状病毒序列最接近的蝙蝠冠状病毒SHC014毒株来进行病毒改造,随后用于一系列研究。

正如前述周鹏所说,冠状病毒感染人的主要“钥匙”刺突蛋白能否利用受体ACE2取决于其是否进化变异到能感染人的能力。同样,虽然SHC014冠状病毒与SARS冠状病毒同源性很高,但SHC014棘突蛋白与SARS的序列不同,因而据推断其不能感染人的细胞。

研究团队对SARS冠状病毒使用反向遗传学系统,生成并鉴定除了一种小鼠适应的SARS冠状病毒骨架中表达SHC014刺突蛋白的嵌合病毒。反向遗传学是通过定点突变某基因,研究其表型来确定该基因的功能的遗传学研究方法。

结果表明,在SARS冠状病毒骨架中编码SHC014刺突蛋白的2b组病毒可以有效利用SARS受体ACE2的多个直系同源物,在原代人呼吸道细胞中有效增殖。

通过感染小鼠模型的动物实验,研究团队发现,SARS病毒和改造后的嵌合病毒表现出了明显差异。SARS病毒很快引起小鼠体重下降,并在感染后的4天死亡。而在相同病毒滴度条件下(104 PFU),SHC014-MA15虽然能引起小鼠体重下降,但并不致死。和SARS病毒相比,嵌合病毒对呼吸道的感染也远比SARS弱。这说明改造后的SARS病毒毒力下降了很多。

另外,对于ACE2缺失的小鼠,改造后的SARS病毒无法诱发任何症状,这说明ACE2对于SARS病毒的感染是必须的。

论文内容明确之后,武汉病毒所的石正丽研究员具体负责了哪些工作?实际上,该论文共有15名作者,石正丽排在第14位,且非通讯作者。

论文最后的“作者贡献”部分明确了个人分工,石正丽仅提供了SHC014棘突蛋白序列,并未参与实验或撰写论文。

除了石正丽以外,中科院武汉病毒研究所的另一名科研人员葛行义负责假型实验(一种预实验)。

论文的第一作者、美国得克萨斯大学医学分校微生物与免疫学教授Vineet D. Menachery负责设计、协调和执行实验,同时完成分析并撰写手稿,实验的设计和实施也都是在北卡罗来纳大学教堂山分校的实验室进行。

研究团队的这项研究曾让外界质疑,改造后的新病毒是否会从实验室泄漏?《自然》资深记者Declan Butler在2015年撰写的一篇报道也被截取部分内容用以佐证类似质疑。例如,法国巴黎巴斯德(Pasteur)研究所的病毒学家Simon Wain Hobson指出,“如果病毒逃脱,那么谁也无法预测它的传播轨迹。”

值得注意的是,就目前病毒由人工设计改造的流言,美国罗格斯大学的分子生物学家、瓦克斯曼微生物研究所实验室主任Richard Ebright在接受澎湃新闻(www.thepaper.cn)采访时,明确表示反对。“病毒已经完成基因组测序,没有可靠证据表明该病毒是人工设计的。”

不过,他说目前也不能排除疫情通过实验室事故进入人群的可能性。

对于人为泄漏这一点,项焰在前述评论中也指出,RaTG13是石正丽他们几年前在云南省的蝙蝠中检测到的,但他们在此之前并没有 RaTG13 的活病毒和全序列。他认为,2019-nCoV是一个从来没见过的新病毒,在实验室目前也没有和2019-nCoV最接近的蝙蝠冠状病毒RaTG13的活病毒,说2019-nCoV是实验室泄漏出来的是没有根据的。

而石正丽本人在回应财新网时则表示,“阴谋论者不相信科学。我希望国家专业部门来调查,给我们一个清白。”

实际上,前述病毒学家Hobson被认为是站在病毒“功能获得性研究”(GOF)的批评阵营。所谓的病毒“功能获得性研究”是指在实验室中增加病原体的毒力、易传播性或宿主范围,以研究病毒的特性及评估新兴传染病。这一研究方法在美国科学家中褒贬不一。

Ebright也持类似观点,他表示美国和中国在蝙蝠冠状病毒监测和蝙蝠冠状病毒功能获得研究上花费了数百万美元,“如果这些研究资金被用于开发冠状病毒疫苗和抗病毒药物,而不是被错误地用于监测冠状病毒和功能获得性研究,那么现在就有可能有疫苗或抗病毒药物来应对当前的疫情。”

不过,上述发表在《自然-医学》上的这篇论文在最后部分也特别指出,必须注意该研究进行的背景:美国政府强制暂停了“功能获得性研究”,但嵌合病毒如SHC014-MA15的产生预计不会增加致病性。2013年10月,美国国立卫生研究院(NIH)暂停了对所有此类研究的资助,但上述实验始于禁令之前,NIH也认为该实验的风险并没有达到令其暂停的程度,允许其在该机构审查期间继续进行,最后得以发表。

对于该论文的目的,摘要部分即明确提到,严重急性呼吸综合征冠状病毒(SARS-CoV)和中东呼吸系统综合征(MERS-CoV)的出现,突显了病毒跨物种传播事件的威胁,更是导致了疫情在人类社会中暴发。研究者研究了目前在中华菊头蝠中流行的SARS样病毒SHC014-CoV成为人类疾病的潜在可能。

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