新冠病毒究竟来源哪里?四国际知名学者硬核回应-深度-知识分子

新冠病毒究竟来源哪里?四国际知名学者硬核回应

2020/02/29
导读
没有可信的证据支持SARS-CoV-2来自实验室人工合成

「新冠肺炎疫情出现后,国内不少人认为新冠肺炎病毒来自实验室,甚至不少国内科学家也持有此观点;之后有的美国学者认为病毒是中国科学家人工合成的,一时间新冠肺炎疫情可能是人为导致的灾难的传言甚嚣尘上。


近日,俄亥俄州立大学教授、病毒学家刘善虑、俄亥俄州立大学病毒冠状学家、美国科学院院士Linda J. Saif,宾夕法尼亚大学冠状病毒专家、美国微生物科学院院士Susan Weiss以及北卡大学教堂山分校教授,病毒免疫学家苏立山在国际期刊《新发微生物与感染》(EmergingMicrobes&Infections)发表题为“没有可信的证据支持SARS-CoV-2来自实验室人工合成”的评论文章,对最近广为流行的传言和阴谋论进行了分析和驳斥。」

新冠肺炎病毒(SARS-CoV-2),图片来自NIH



撰文 | 刘善虑(俄亥俄州立大学)

           Linda J.Saif(俄亥俄州立大学)

           Susan Weiss(宾夕法尼亚大学)

           苏立山(北卡大学教堂山分校)


截止2020年2月10日,在武汉出现和爆发的急性呼吸疾病已波及4万多人,导致1000多人死亡。研究人员很快找到了一种新型人的冠状病毒,称之为2019nCoV或SARS-CoV-2,而相应的疾病称之为COVID-19,意为2019年发生的冠状病毒疾病。



据现有的报道[1-3],COVID-2019与SARS-CoV导致的SARS有很多相似的临床表现。而SARS-CoV-2基因组序列也和2003年SARS-CoV有80%同源性,但它与一些蝙蝠的乙型冠状病毒更为相似。当前,种种的推测、谣言和阴谋论到处流行,其中有的认为SARS-CoV-2来源于实验室基因工程制造。也有某些人声称,人的SARS-CoV-2是从武汉的某个实验室直接泄漏出来的,其根据是该实验室最近报道了一种称为RaTG13的蝙蝠冠状病毒,它和SARS-CoV-2基因组序列有高达96%的同源性。

如下为论文主要论点:

1. 新型冠状病毒SARS-CoV-2虽与中国科学院武汉病毒所最近报道的一个称为RaTG13的蝙蝠冠状病毒有高达96%的同源性, 但两者仍然有超过1,100 碱基的差别,而且在关键序列序列上有特征性区别,因此两者是完全不同的冠状病毒。


2. 社交媒体指向2015年在《自然医学》(Nature Medicine)一篇论文,认为新型冠状病毒是这篇文章报道的人SARS与蝙蝠冠状病毒(SHC014)的嵌合病毒的泄露。然而,分析研究表明,新型冠状病毒SARS-CoV-2与这个嵌合冠状病毒在基因组序列上有超过了5,000个碱基的不同,所以这种怀疑完全缺乏任何科学依据。


3. 还有一种传言说SARS-CoV-2是实验室中有意人为制造的, 并以发表在BioRxiv上印度科学家的一份手稿中为依据,声称SARS-CoV-2中含有HIV序列。实际上这篇文章在线发表后, 舆论哗然,世界各国病毒学家也纷纷反驳。在HIV-1专家高峰(Feng Gao)领衔领导发表在EMI的另一篇反驳论文中,作者使用了仔细的生物信息学分析来证明,指出原文作者声称的SARS-CoV-2有多个HIV-1插入片段并非HIV-1特有,而是完全随机的。由于国际社会提出的种种疑问,这篇手稿的作者也已经撤回了该手稿, 目前没有发现再次发表。


4. 从科学层面讲,病毒进化是循序渐进的,并且随着时间的推移进一步产生有利于病毒感染人的突变。相反,人工合成的病毒基因组通常会在已知的病毒骨架引入一些某些定向的变化。所以,目前没有可靠的证据支持SARS-CoV-2是来源于实验人工设计。


5. 尽管目前没有证据显示新型冠状病毒SARS-CoV-2来自实验室人为制造,我们认为对公共健康有威胁的病毒都必须进行严格恰当的实验室管理,而且需要由科学界和政府联合监管。


然而,我们知道,2003年发现人SARS冠状病毒和其中间宿主果子狸SARS样冠状病毒具有99.8%的同源性,在整个基因组中只有202个碱基不同。鉴于人类新型SARS-CoV-2与蝙蝠RaTG13-CoV之间有超过了1000个不同碱基[4],且这些差异是按照冠状病毒典型的进化特征按自然发生的模式分布在整个基因组中,我们认为SARS-CoV-2直接来源于RaTG13冠状病毒的可能性极小。

《自然》杂志报道SARS-CoV-2是否来自穿山甲,图片截自nature.com


更为重要的是,在新的人SARS-CoV-2病毒基因组序列中并没有任何可信的基因工程改造的迹象,这都揭示SARS-CoV-2是通过自然演化而来的。我们认为在蝙蝠与人类之间可以找到中间动物宿主含有类似的冠状病毒,它与SARS-CoV-2更相似。最近有消息称穿山甲可能携带与SARS-CoV-2密切相关的冠状病毒,但论文和数据尚未正式发表,无从得以证实。


最近,社交媒体上的另一种说法指向2015年在《自然医学》发表的一篇论文[7]。该论文报道了在小鼠适应后的人类SARS冠状病毒(MA15病毒)中,人工构建了带有蝙蝠冠状病毒(SHC014)S基因,这种合成的嵌合冠状病毒,不仅可以可以感染小鼠,也能够感染来源人的细胞[8]。然而,新型冠状病毒SARS-CoV-2与这个嵌合冠状病毒基因组序列有超过了5,000个碱基的不同,所以这种怀疑完全缺乏任何科学依据。

现在我们来理一理来人SARS病毒老鼠适应株MA15和它的衍生病毒的来龙去脉。适应小鼠的SARS病毒(MA15)[9]是通过把SARS冠状病毒在小白鼠呼吸道中连续传代15后产生的;适应后的SARS冠状病毒有六个氨基酸突变,使其能够更有效地感染小鼠,尤其是在老年小鼠中具有了更高的复制活性和肺部致病性能(因此称为M15)。由于在小鼠内适应的遗传突变,MA15在人细胞或者人体内感染很可能降低了。

科学家曾认为从蝙蝠身上来的冠状病毒的S基因和人的SARS病毒不同,推测它们无法使用人的SARS病毒受体ACE2进入人体细胞[10,11];后来发现果子狸是蝙蝠冠状病毒传给人的中间宿主,能够将SARS冠状病毒传播给人类[6,12]。然而,2013年以来,科学家陆续从中国马蹄蝠中分离到了数个新型蝙蝠冠状病毒,这些来自蝙蝠的,类似人SARS冠状病毒(SL-CoV-WIV1)能够使用人、果子狸和中国马蹄蝠的ACE2受体进入和感染细胞[8]。进化研究表明,在SARS冠状病毒S蛋白的作用接触位点上,蝙蝠ACE2基因在与人类ACE2基因在相同的位点上同样被进化选择[13]。基于这样的发现,科学家提出了蝙蝠的SARS样冠状病毒具有直接传染到人的能力,不必需要中间宿主环节;也就是说有些蝙蝠冠状病毒有可能直接感染人类宿主细胞。

为了直接验证这种可能性,蝙蝠冠状病毒SL-SHC014的S基因被人工嫁接到了MA15SARS-CoV骨架上,因此产生了一个嵌合病毒。此SL-SHC014-MA15嵌合病毒确实能够有效地利用人ACE2进入细胞,并在人的呼吸道实验细胞中有效复制。SL-SHC014-MA15也可以在小鼠的肺中高效复制,但与SARSMA15相比,感染减弱了,并且只会让老年小鼠致命[7]。

美国NIH暂停了相关病毒功能恢复的实验


由于SL-SHC014-MA15嵌合病毒相对于另一个人SARS-S/MA15嵌合病毒在小鼠中具有更高的致病活性,这种嵌合冠状病毒的实验后来在美国政府的干预下被暂停。虽然目前这项禁令在美国已经被解除,但构建这种具有大流行病潜力的病毒是否是一种风险,在当前的COVID-2019流行的形势下又重新引发了讨论,成为热点话题。然而,经过多个国家科学家对病毒的分子进化分析[5,14],SARS-CoV-2无疑与SL-SHC014-MA15具有非常大的不同,整个基因组有大约6,000核苷酸的差异。因此,没有可信的证据支持SARS-CoV-2是源自SL-SHC014-MA15嵌合病毒的说法。


最近也有传言说,SARS-CoV-2是实验室中有意人为制造的。其中发表在BioRxiv(一个同行评审之前的手稿共享网站)的一份手稿中更是此传言的代表,它声称SARS-CoV-2中含有HIV序列,因此很可能是在实验室中产生的。文章在线后,舆论哗然,世界各国的多个病毒学者纷纷反驳。在HIV-1病毒专家高峰(FengGao)领衔领导的反驳论文中,他们使用了仔细的生物信息学分析来证明,指出最初声称的SARS-CoV-2有多个HIV-1插入片段并非HIV-1特有,而是完全随机的[15]。由于国际社会提出的种种疑问,这篇手稿的作者已经撤回了该手稿,不再要求发表。

从科学层面讲,进化是循序渐进的,并随着时间的推移进一步产生有利于病毒的突变,就像天然分离的病毒(如蝙蝠冠状病毒RaTG13)基因组那样。相反,人工合成的病毒基因组通常会使用已知的病毒骨架引入一些某些定向的变化。所以我们认为,目前没有可靠的证据支持SARS-CoV-2是来源于实验人工设计。

有一种可能不能排除,就是SARS-CoV-2是一种蝙蝠冠状病毒与另一种冠状病毒之间进行了自然重组而产生的;但这种可能性需要更多的研究来证明,来回答SARS-CoV-2的自然起源问题。

我们需要强调的是,尽管目前没有证据显示新型冠状病毒SARS-CoV-2来自实验室人工制造,但对公共健康有威胁的病毒都必须进行恰当的实验室管理,而且需要由科学界和政府合理监管。


参考文献

【1】Wang D, Hu B, Hu C, et al. Clinical Characteristics of 138 Hospitalized Patients With 2019 Novel Coronavirus-Infected Pneumonia in Wuhan, China. JAMA. 2020 Feb 7.

【2】Chang, Lin M, Wei L, et al. Epidemiologic and Clinical Characteristics of Novel Coronavirus Infections Involving 13 Patients Outside Wuhan, China. JAMA. 2020 Feb 7.

【3】Chen N, Zhou M, Dong X, et al. Epidemiological and clinical characteristics of 99 cases of 2019 novel coronavirus pneumonia in Wuhan, China: a descriptive study. Lancet. 2020 Jan 30.

【4】Zhou P, Yang XL, Wang XG, et al. A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin. Nature. 2020 Feb 3.

【5】Zhu N, Zhang D, Wang W, et al. A Novel Coronavirus from Patients with Pneumonia in China, 2019. N Engl J Med. 2020 Jan 24.

【6】Song HD, Tu CC, Zhang GW, et al. Cross-host evolution of severe acute respiratory syndrome coronavirus in palm civet and human. Proc Natl Acad Sci U S A. 2005 Feb 15;102(7):2430-5.

【7】Menachery VD, Yount BL, Jr., Debbink K, et al. A SARS-like cluster of circulating bat coronaviruses shows potential for human emergence. Nat Med. 2015 Dec;21(12):1508-13.

【8】Ge XY, Li JL, Yang XL, et al. Isolation and characterization of a bat SARS-like coronavirus that uses the ACE2 receptor. Nature. 2013 Nov 28;503(7477):535-8.

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【13】Demogines A, Farzan M, Sawyer SL. Evidence for ACE2-utilizing coronaviruses (CoVs) related to severe acute respiratory syndrome CoV in bats. J Virol. 2012 Jun;86(11):6350-3.

【14】Wu F, Zhao S, Yu B, et al. A new coronavirus associated with human respiratory disease in China. Nature. 2020 Feb 3.

【15】Xiao C, Li X, Liu S, et al. HIV-1 did not contribute to the 2019-nCoV genome. Emerg Microbes Infect. 2020 Feb;9(1):378-381.

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