Inde i den risikable flagermus-virusteknik, der forbinder Amerika med Wuhan

Fru Tech | AP

I 2013 henvendte den amerikanske virolog Ralph Baric sig til Zhengli Shi ved et møde. Baric var en topekspert i coronavirus, med hundredvis af papirer på sin ære, og Shi havde sammen med sit team på Wuhan Institute of Virology opdaget dem med knytnæve i flagermushuler. I en prøve af flagermus-guano havde Shi opdaget genomet af en ny virus, kaldet SHC014, som var en af ​​de to nærmeste slægtninge til den originale SARS-virus, men hendes team havde ikke været i stand til at dyrke det i laboratoriet.

Baric havde udviklet en vej rundt om det problem - en teknik til omvendt genetik i coronavirus. Ikke alene tillod det ham at bringe en egentlig virus til live fra dens genetiske kode, men han kunne blande og matche dele af flere vira. Han ønskede at tage spike-genet fra SHC014 og flytte det ind i en genetisk kopi af SARS-virus, han allerede havde i sit laboratorium. Spike-molekylet er det, der lader en coronavirus åbne en celle og komme ind i den. Den resulterende kimær ville vise, om spidsen af ​​SHC014 ville binde sig til humane celler.

Hvis det kunne, så kunne det hjælpe ham med hans langsigtede projekt med at udvikle universelle lægemidler og vacciner mod hele spektret af SARS-lignende vira, som han i stigende grad betragtede som kilder til potentielle pandemier. Der var blevet udviklet en SARS-vaccine, men den forventedes ikke at være særlig effektiv mod relaterede coronavirus, ligesom influenzavacciner sjældent virker mod nye stammer. For at udvikle en universel vaccine, der vil fremkalde et antistofrespons mod en række af SARS-lignende vira, skal du vise immunsystemet en cocktail af pigge. SHC014 kunne være en af ​​dem.

Hvis du studerer hundrede forskellige flagermusvirus, kan dit held slippe op.

-Ralph Baric, University of North Carolina

Baric spurgte Shi, om han kunne have de genetiske data for SHC014. Hun var elskværdig nok til at sende os de sekvenser næsten med det samme, siger han. Hans hold introducerede virussen modificeret med den kode i mus og i en petriskål af menneskelige luftvejsceller. Sikkert nok udviste kimæren robust replikation i de menneskelige celler - bevis på, at naturen var fuld af coronavirus, klar til at springe direkte til mennesker.

Mens Baric's undersøgelse var i gang, annoncerede National Institutes of Health, at det midlertidigt ville standse finansieringen af ​​forskningsresultater til fordel for funktion - eksperimenter, der gør allerede farlige vira mere virulente eller overførbare - på SARS, MERS (som også er forårsaget af en coronavirus). og influenza, indtil sikkerheden ved en sådan forskning kunne vurderes. Meddelelsen bragte Barics arbejde i stå.

Relateret historie

Ingen kan finde det dyr, der gav mennesker covid-19

Her er din guide til WHO-Kina-søgningen efter oprindelsen af ​​coronavirus.

Baric var en legende på området, men uanset hvor mange sikkerhedsforanstaltninger der tages, er der altid en chance for, at en aldrig før set virus kan undslippe og udløse et udbrud. Baric mente, at de ekstreme foranstaltninger, han tog i laboratoriet, minimerede risikoen, og faktisk gjorde hans arbejde kategorisk anderledes end det højrisiko-influenzaarbejde, som NIH havde rettet mod. Han følte også, at hans forskning hastede: nye tilfælde af MERS, spredt af kameler, dukkede allerede dengang op i Mellemøsten. Til sidst accepterede NIH og vinkede ham frem.

Hans papir fra 2015, En SARS-lignende klynge af cirkulerende flagermus-coronavirus viser potentiale for menneskelig fremkomst, var en tour de force, der brugte blødende genetisk teknologi til at advare den civiliserede verden om en truende fare i dens periferi. Det genoplivede også bekymringer om gain-of-function eksperimenter, som Baric havde vidst, at den ville. I avisen beskrev han de ekstra forholdsregler, han havde taget, og holdt forskningen op som en testcase. Potentialet til at forberede sig på og afbøde fremtidige udbrud skal afvejes mod risikoen for at skabe flere farlige patogener, skrev han. Videnskabelige bedømmelsespaneler kan anse lignende undersøgelser, der bygger kimære vira baseret på cirkulerende stammer, for risikable til at forfølge.

NIH besluttede, at risikoen var det værd. I en potentielt skæbnesvanger beslutning finansierede den arbejde svarende til Baric's ved Wuhan Institute of Virology, som snart brugte sin egen omvendte genetikteknologi til at lave adskillige coronavirus-kimærer.

Upåagtet af de fleste var dog en nøgleforskel, der ændrede risikoberegningen markant. Det kinesiske arbejde blev udført på biosikkerhedsniveau 2 (BSL-2), et meget lavere niveau end Barics BSL-3+.

Hvad der forårsagede covid-19-pandemien er fortsat usikkert, og Shi siger, at hendes laboratorium aldrig stødte på SARS-CoV-2-virussen før Wuhan-udbruddet. Men nu hvor amerikanske embedsmænd har sagt, at muligheden for en laboratorieulykke skal undersøges, er søgelyset faldet på amerikansk finansiering af Wuhan-laboratoriets mindre sikre forskning. I dag står et kor af videnskabsmænd, inklusive Baric, frem for at sige, at dette var et fejltrin. Selvom der ikke er nogen forbindelse til covid-19, er det en reel skandale at tillade arbejde med potentielt farlige flagermusvirus på BSL-2, siger Michael Lin, bioingeniør ved Stanford University.

Den ulmende bekymring om, at USA finansierede risikabel forskning i Kina, brød ind i den nationale diskussion den 11. maj, da senator Rand Paul anklagede Anthony Fauci, den mangeårige direktør for NIH's National Institute of Allergy and Infectious Diseases, for at finansiere supervirusforskning i USA og begå en stor fejl ved at forhandle knowhow til Kina. Paul konfronterede gentagne gange Fauci og forlangte at få at vide, om han havde finansieret forskning i gevinst-af-funktion i det land. Fauci benægtede anklagen og udtalte kategorisk: NIH har aldrig, og finansierer ikke nu, gain-of-function forskning i Wuhan Institute of Virology.

Under en høring den 11. maj 2021 konfronterede senator Rand Paul Anthony Fauci om finansiering af flagermus-virusforskning fra National Institutes of Health.

GREG NASH/POOL VIA AP

Benægtelsen hviler på NIHs specifikke definition af, hvad der var omfattet af moratoriet: arbejde, der bevidst ville have forstærket SARS-lignende vira, MERS eller influenza ved - for eksempel - at gøre dem lettere at sprede gennem luften. Den kinesiske forskning havde ikke det specifikke mål at gøre vira mere dødbringende, og snarere end selve SARS brugte den SARS' nære fætre, hvis virkelige risiko for mennesker var ukendt - faktisk var det at bestemme risikoen, der var formålet med forskningen . Ligesom når du bytter en del af en pokerhånd for friske kort, var der ingen måde at vide, om de endelige kimærer ville være stærkere eller svagere.

NIH har stadig ikke fuldt ud forklaret sin beslutningstagning og svarede ikke på spørgsmål. Med henvisning til en verserende undersøgelse har den afvist at frigive kopier af bevillingen, der sendte Wuhan-instituttet omkring $600.000 mellem 2014 og 2019. Det har også afsløret lidt om dets nye system til vurdering af risici for funktionsvinding, som udføres af et anonymt bedømmelsespanel, hvis overvejelser ikke offentliggøres. Indtil der er mere sollys, vil agenturet bekæmpe spekulationer fra Paul og andre om, at det, der skete, er et scenarie, som Fauci selv havde skitseret i en kommentar fra 2012 diskuterer forskning i pandemiske bakterier.

Den eneste effekt af dette arbejde er skabelsen, i et laboratorium, af en ny, ikke-naturlig risiko.'

Richard Ebright, Rutgers University

Overvej dette hypotetiske scenario, skrev Fauci. Et vigtigt gain-of-function eksperiment, der involverer en virus med alvorligt pandemipotentiale, udføres i et velreguleret laboratorium i verdensklasse af erfarne efterforskere, men oplysningerne fra eksperimentet bruges derefter af en anden videnskabsmand, som ikke har samme uddannelse. og faciliteter og er ikke underlagt de samme regler. I en usandsynlig, men tænkelig vending, hvad nu hvis denne videnskabsmand bliver inficeret med virussen, som fører til et udbrud og i sidste ende udløser en pandemi?

Et wake-up call

Pauls grillning af Fauci bragte nye undersøgelser af forholdet mellem Ralph Barics laboratorium ved UNC og Zhengli Shi's på WIV, med nogle fortællinger, der malede Baric som Sith-mesteren i SARS og Shi som hans opstigende lærling. De delte ressourcer - for eksempel sendte Baric de transgene mus med menneskelige lungereceptorer til Wuhan. Men efter deres indledende samarbejde var de to centre mere som konkurrenter. De var i et kapløb om at identificere farlige coronavirus, vurdere den potentielle trussel og udvikle modforanstaltninger som vacciner.

Relateret historie

Topforskere efterlyser en reel undersøgelse af covid-19's oprindelse

En gruppe fremtrædende biologer siger, at der skal være et sikkert sted at spørge, om coronavirus kom ud af et laboratorium.

For Baric startede den forskning i slutningen af ​​1990'erne. Coronaviruss blev dengang betragtet som lav risiko, men Barics undersøgelser af genetik, der gjorde det muligt for vira at trænge ind i menneskelige celler, overbeviste ham om, at nogle måske kun var et par mutationer væk fra at springe artsbarrieren.

Den anelse blev bekræftet i 2002-'03, da SARS brød ud i det sydlige Kina og inficerede 8.000 mennesker. Hvor slemt det end var, siger Baric, undgik vi en kugle med SARS. Sygdommen spredte sig ikke fra én person til en anden før omkring et døgn efter, at alvorlige symptomer begyndte at dukke op, hvilket gjorde det lettere at indfange karantæner og kontaktsporing. Kun 774 mennesker døde i det udbrud, men hvis det var blevet overført så let som SARS-CoV-2, ville vi have haft en pandemi med en dødelighed på 10 %, siger Baric. Sådan kom menneskeheden tæt på.

Hvor fristende det end var at afskrive SARS som en engangsbegivenhed, opstod MERS i 2012 og begyndte at inficere mennesker i Mellemøsten. For mig personligt var det et wake-up call, at dyrereservoirerne skal have mange, mange flere stammer, der er klar til bevægelse på tværs af arter, siger Baric.

På det tidspunkt var eksempler på sådanne farer allerede blevet opdaget af Shis team, som havde brugt årevis på at prøve flagermus i det sydlige Kina for at lokalisere oprindelsen af ​​SARS. Projektet var en del af en global viral overvågningsindsats ledet af den amerikanske nonprofit EcoHealth Alliance. Nonprofitorganisationen – som har en årlig indkomst på over 16 millioner dollars, mere end 90 % fra offentlige tilskud – har sit kontor i New York, men samarbejder med lokale forskningsgrupper i andre lande for at udføre felt- og laboratoriearbejde. WIV var dens kronjuvel, og Peter Daszak, præsident for EcoHealth Alliance, har været medforfatter sammen med Shi på de fleste af hendes nøglepapirer.

Ved at tage tusindvis af prøver fra guano, fækale podninger og flagermusvæv og søge i disse prøver for genetiske sekvenser, der ligner SARS, begyndte Shis team at opdage mange nært beslægtede vira. I en hule i Yunnan-provinsen i 2011 eller 2012 opdagede de de to nærmeste, som de kaldte WIV1 og SHC014.

Shi formåede at dyrke WIV1 i sit laboratorium fra en fækal prøve og vise, at den direkte kunne inficere menneskelige celler, hvilket beviste, at SARS-lignende vira, der var klar til at springe direkte fra flagermus til mennesker, allerede lurede i den naturlige verden. Dette viste, hævdede Daszak og Shi, at flagermus-coronavirus var en væsentlig global trussel. Forskere, sagde de, var nødt til at finde dem og studere dem, før de fandt os.

Mange af de andre vira kunne ikke dyrkes, men Barics system gav en måde til hurtigt at teste deres spidser ved at manipulere dem til lignende vira. Da kimæren, han lavede ved hjælp af SHC014, viste sig i stand til at inficere menneskelige celler i en skål, fortalte Daszak pressen, at disse afsløringer skulle flytte denne virus fra et kandidat-stimulerende patogen til en klar og nuværende fare.

For andre var det det perfekte eksempel på de unødvendige farer ved gain-of-function videnskab. Den eneste effekt af dette arbejde er skabelsen, i et laboratorium, af en ny, ikke-naturlig risiko, fortalte Rutgers-mikrobiologen Richard Ebright, en mangeårig kritiker af sådan forskning, til Nature.

For Baric var situationen mere nuanceret. Selvom hans skabelse måske er farligere end den originale muse-tilpassede virus, han havde brugt som rygrad, var den stadig klam sammenlignet med SARS - bestemt ikke den supervirus, senator Paul senere ville foreslå.

I sidste ende havde NIH clampdown aldrig tænder. Den indeholdt en klausul, der giver undtagelser, hvis lederen af ​​finansieringsorganet fastslår, at forskning er påtrængende nødvendig for at beskytte folkesundheden eller den nationale sikkerhed. Ikke alene fik Barics studier lov til at komme videre, men det samme fik alle undersøgelser, der søgte om dispensationer. Finansieringsrestriktionerne blev ophævet i 2017 og erstattet med et mere lempeligt system.

Tyvek dragter og åndedrætsværn

Hvis NIH var på udkig efter en videnskabsmand til at gøre regulatorer fortrolige med gain-of-function forskning, var Baric det oplagte valg. I årevis havde han insisteret på ekstra sikkerhedstrin, og han gjorde sig umage med at påpege disse i sit 2015-blad, som om han modellerede vejen frem.

Det CDC erkender fire niveauer af biosikkerhed og anbefaler, hvilke patogener der bør undersøges på hvilket niveau. Biosikkerhedsniveau 1 er for ikke-farlige organismer og kræver stort set ingen forholdsregler: Bær en laboratoriefrakke og handsker efter behov. BSL-2 er til moderat farlige patogener, der allerede er endemiske i området, og relativt milde indgreb er angivet: luk døren, brug øjenværn, bortskaf affaldsmaterialer i en autoklave. BSL-3 er, hvor tingene bliver alvorlige. Det er for patogener, der kan forårsage alvorlig sygdom gennem luftvejstransmission, såsom influenza og SARS, og de tilhørende protokoller inkluderer flere barrierer for at undslippe. Labs er omgivet af to sæt selvlukkende, låsende døre; luft filtreres; personale bruger fuld PPE og N95-masker og er under medicinsk overvågning. BSL-4 er for de dårligste af de onde, såsom Ebola og Marburg: fuldmånedragter og dedikerede luftsystemer er tilføjet til arsenalet.

Der er ingen håndhævelige standarder for, hvad du bør og ikke bør gøre. Det er op til de enkelte lande, institutioner og videnskabsmænd.

Filippa Lentzos, King's College London

I Barics laboratorium blev kimærerne undersøgt ved BSL-3, forbedret med yderligere trin som Tyvek-dragter, dobbelthandsker og luftdrevne åndedrætsværn til alle arbejdere. Lokale første-responder-hold deltog i regelmæssige øvelser for at øge deres fortrolighed med laboratoriet. Alle arbejdere blev overvåget for infektioner, og lokale hospitaler havde procedurer på plads til at håndtere indkommende videnskabsmænd. Det var sandsynligvis et af de sikreste BSL-3-anlæg i verden. Det var stadig ikke nok til at forhindre en håndfuld fejl gennem årene: nogle forskere blev endda bidt af virus-bærende mus. Men ingen infektioner resulterede.

Splinternye patogener

I 2014 tildelte NIH et femårigt, 3,75 millioner dollars tilskud til EcoHealth Alliance for at undersøge risikoen for, at flere flagermusbårne coronavirusser ville dukke op i Kina ved at bruge den samme slags teknikker, som Baric havde været pioner for. Noget af det arbejde skulle overdrages til Wuhan Institute of Virology.

Relateret historie

De kaldte det en konspirationsteori. Men Alina Chan tweetede liv til ideen om, at virussen kom fra et laboratorium.

Den whistleblowing-videnskabsmand, der fremmede teorien om laboratorielækage, planlægger at ændre sit navn og forsvinde, men først efter en boghandel.

To år senere udgav Daszak og Shi en papir rapporterede, hvordan det kinesiske laboratorium havde konstrueret forskellige versioner af WIV1 og testet deres smitsomhed i menneskelige celler. Avisen meddelte, at WIV havde udviklet sit eget omvendte genetiksystem efter amerikanernes lede. Det indeholdt også en bekymrende detalje: arbejdet, som delvist blev finansieret af NIH-bevillingen, var blevet udført i et BSL-2-laboratorium. Det betød, at de samme vira, som Daszak fremholdt som en klar og nærværende fare for verden, blev undersøgt under forhold, der ifølge Richard Ebright matchede biosikkerhedsniveauet på et amerikansk tandlægekontor.

Ebright mener, at en faktor, der spillede ind, var omkostningerne og besværet ved at arbejde under høje indeslutningsforhold. Det kinesiske laboratoriums beslutning om at arbejde på BSL-2, siger han, ville effektivt have øget fremskridtshastigheden, alt andet lige, med en faktor på 10 til 20 - en enorm fordel.

Arbejdet på WIV skred virkelig hurtigt frem. I 2017 fulgte Daszak og Shi med en anden undersøgelse, også på BSL-2, der en-uperede Barics arbejde i North Carolina. WIV var fortsat med at afsløre snesevis af nye SARS-lignende coronavirus i flagermushuler, og den rapporterede at lave kimærer med otte af dem ved at fusionere spidserne af de nye vira til chassiset af WIV1. To af dem replikerede godt i humane celler. De var for alt i verden helt nye patogener.

Afsløringen af, at WIV arbejdede med SARS-lignende vira under underliggende sikkerhedsforhold, har fået nogle mennesker til at revurdere chancen for, at SARS-CoV-2 kunne være opstået fra en eller anden form for laboratoriehændelse. Det er skruet sammen, virologen fra Columbia University, Ian Lipkin, som var medforfatter til det banebrydende papir og argumenterede for, at covid må have en naturlig oprindelse, fortalte journalisten Donald McNeil Jr. Det burde ikke være sket. Folk bør ikke se på flagermusvirus i BSL-2-laboratorier. Mit syn har ændret sig.

Men WIV brød ikke nogen regler ved at arbejde på BSL-2, siger Filippa Lentzos, en biosikkerhedsekspert ved King's College London. Der er ingen håndhævede standarder for, hvad du bør og ikke bør gøre. Det er op til de enkelte lande, institutioner og videnskabsmænd. Og i Kina, siger hun, er den svimlende stigning i højteknologisk biologisk forskning ikke blevet ledsaget af en tilsvarende stigning i tilsyn.

I en e-mail sagde Zhengli Shi, at hun fulgte kinesiske regler, der ligner dem i USA. Sikkerhedskrav er baseret på, hvilken virus du studerer. Da flagermusvirus som WIV1 ikke er blevet bekræftet at forårsage sygdom hos mennesker, anbefalede hendes biosikkerhedskomité BSL-2 til at udvikle dem og teste dem og BSL-3 til alle dyreforsøg.

Som svar på spørgsmål om beslutningen om at udføre forskningen under BSL-2-forhold, fremsendte Peter Daszak en erklæring fra EcoHealth Alliance, hvori det hedder, at organisationen skal følge de lokale love i de lande, hvor vi arbejder, og at NIH havde fastslået, at forskningen var ikke gain-of-function.

Spørgsmål til Kina

Der er dog ingen lov mod at bruge strammere laboratoriesikkerhed, og ifølge Baric fortjener disse vira det. Jeg vil aldrig argumentere for, at WIV1 eller SHC014 skal studeres på BSL-2, fordi de kan vokse i primære humane celler, siger han. Der er en vis risiko forbundet med disse vira. Vi aner ikke, om de rent faktisk kan forårsage alvorlig sygdom hos et menneske, men du vil tage fejl af forsigtighed ... Hvis du studerer hundrede forskellige flagermusvirus, kan dit held slippe op.

Siden pandemien begyndte, har Baric ikke sagt meget om virussens mulige oprindelse eller om sine kinesiske kolleger. Ved flere lejligheder har han dog stille og roligt peget på sikkerhedsproblemer på WIV. I maj 2020, da kun få videnskabsmænd var villige til at overveje en laboratorielækage offentligt, offentliggjorde han et papir anerkender, at spekulationer om utilsigtet laboratorieflugt sandsynligvis vil fortsætte i betragtning af de store samlinger af flagermusviromprøver, der er opbevaret i laboratorier i Wuhan Institute of Virology, anlæggets nærhed til det tidlige udbrud og driftsprocedurerne på anlægget. Han flagede Daszak og Shis BSL-2 papir , hvis nogen ikke forstod, hvad han sagde.

Ralph Baric fra University of North Carolina har specialiseret sig i genteknologi af coronavirus som en del af vaccine- og lægemiddelforskning.

UDFØRT FOTO

National Institutes of Health har også revideret sine bånd til Wuhan-laboratoriet. I april 2020 opsagde NIH sin bevilling til EcoHealth Alliance til forskning i flagermusvirus. I en opfølgningsbrev til Daszak den 8. juli tilbød den at genindføre bevillingen, men kun hvis EcoHealth Alliance kunne dæmpe sine bekymringer, idet de bemærkede rapporter om, at WIV har udført forskning på sine faciliteter i Kina, der udgør alvorlige biosikkerhedsbekymringer for andre lande. Den tilføjede: 'Vi er bekymrede for, at WIV ikke har opfyldt sikkerhedskravene under prisen, og at EcoHealth Alliance ikke har opfyldt sine forpligtelser til at overvåge dens undermodtagers aktiviteter.

Den genetiske kode for SARS-CoV-2 ligner ikke den for nogen virus, som WIV var kendt for at dyrke i sit laboratorium, såsom WIV1, og Baric siger, at han stadig mener, at en naturlig afsmitning er den mest sandsynlige årsag. Men han kender også de indviklede risici ved arbejdet godt nok til at se en mulig vej til problemer. Det er grunden til, at han i maj i år sluttede sig til 17 andre videnskabsmænd i et brev i tidsskriftet Science, der opfordrede til en grundig undersøgelse af hans tidligere samarbejdspartners laboratorium og dets praksis. Han vil vide, hvilke barrierer der var på plads for at forhindre et patogen i at glide ud i Wuhans befolkning på 13 millioner og muligvis til verden.

Lad os se det i øjnene: der vil være ukendte vira i guano, eller mundvadder, som ofte samles. Og hvis du forsøger at dyrke en virus, vil du få nye stammer, der bliver droppet på kulturceller, siger Baric. Nogle vil vokse. Du kan få rekombinanter, der er unikke. Og hvis det blev gjort på BSL-2, så er der spørgsmål, du vil stille.

skjule