这些实验室制造的病毒能防止大流行吗?

功能增益突变研究可能有助于预测下一次大流行——或者,批评者认为,导致大流行。

“我有兴趣,”Ron Fouchier,Ron Fouchier说,他的富人荷兰语重点英语“,”少数事情可以杀死大型动物和人类。“

鹿特丹的夜晚,夜幕慢慢笼罩着我们的Skype通话。

这种迷恋导致了银发病毒学家冒险从事有争议的功能突变研究。科学家们增加了病原体的能力,包括专注于SARS和MER的实验,COVID-19病原体的冠状病毒。

如果我们要避免另一场流感流感大流行在美国,我们需要了解可能导致这种疾病的流感病毒种类。Fouchier说,功能获得突变研究可以帮助我们做到这一点,它告诉我们什么样的突变可以让病毒跨越物种或进化成毒性更强的毒株。它可以帮助我们做好准备,从而拯救生命。

然而,他的许多科学同行却不同意这一观点;他们说他的实验不值得冒社会风险。

Ron Fouchier重新启动了同样的禽流感增益突变实验,从2010年代初吸引了争议。照片由Ron Fouchier / Erasmus Medical Center提供。

病毒和凤梨泥

荷兰病毒学家,在鹿特丹的伊拉斯谟医学中心,引起了强烈的争议大约十年前,当他和喜田岛Kawaoka威斯康星大学麦迪逊分校宣布,他们已经成功地变异H5N1禽流感的应变,通过雪貂之间的空气,在两个独立的实验。雪貂被认为是最好的流感模型,因为它们的呼吸系统对流感的反应很像人类。

使病毒具有空气传播能力的突变是功能获得突变(GOF)。GOF研究是科学家为了更好地了解病原体而故意引起突变,从而赋予病毒新的能力。在Fouchier的实验中,他们想看看它是否可以通过空气传播,这样他们就可以及早发现潜在的危险菌株,并提前开发新的治疗方法和疫苗。

问题是:他们变异的H5N1病毒一旦离开实验室,也可能引发大流行。在科学杂志,帆船赛自己称之为“可能是你可以制作的最危险的病毒之一。”

只有三个特别的特质

对于H5N1, Fouchier发现了五种突变,它们可能导致三种特殊特征,这三种特征是触发禽流感在哺乳动物体内传播的必要条件。这些特征是:(1)附着在喉咙和鼻子细胞上的能力;(2)在这些地方较低温度下生存的能力;(3)在不利环境中生存的能力。

至少有三个突变可能是野外病毒所需的全部,以使哺乳动物中的空气跳跃。如果它确实,它可以传播。快速地。

禽流感的着色传输电子显微照片,肾细胞(绿色)生长的H5N1病毒(金)。照片由Cynthia Goldsmith / CDC提供。

Fouchier计算出,对于任何特定病毒,这种情况发生的几率都相当低。每一个突变都有可能使病毒自身瘫痪。它们必须完全对齐,流感才会扩散。但是这些突变可以发生,也确实发生了。

“2013年,中国突然出现了新病毒,”普舍说。“H7N9..”

H7N9是另一种禽流感,类似H5N1。这个疾病控制中心认为它是最有可能引起大流行的流感毒株。在2013年至2015年发生的人类疫情中,已知病例中有39%死亡;如果H7N9具备Fouchier在研究H5N1时发现的所有五种功能获得突变,相比之下,COVID-19可能会看起来像一只小猫。

H7N9在2013年有三种突变。

功能获得突变:制造我们的恐惧来(可能)阻止它们

流感病毒基本上是八个RNA片段包裹在一个球里。为了创造功能获得突变,该研究使用了每个片段的DNA模板,称为质粒。Fouchier说,在质粒中进行单个突变很容易,而且通常在遗传学实验室中进行。

如果你将八种质粒全部插入哺乳动物细胞,它们就会劫持细胞的机械装置,产生流感病毒RNA。

“现在,您可以在该细胞中开始组装新的病毒粒子,”Fouchier说。

一个被感染的细胞足以生长出许多新的病毒颗粒——从一个到一千个到一百万个;病毒是复制机器。由于它们在复制过程中很容易发生变异,因此必须对新病毒进行检查,以确保其仅具有实验室引起的变异。

然后病毒进入雪貂体内,通过雪貂产生新的病毒,直到第10代病毒通过空气感染雪貂。通过分析每一代病毒的基因,他们可以找出导致H5N1禽流感在雪貂之间传播的确切五种突变。

而且,可能是人。

“这项工作应该永远不会完成”

修改后的H5N1毒株一旦脱离控制,就有可能引起人类大流行,这一点引起了尖锐的批评,也不乏争议。罗格斯大学分子生物学家理查德·埃布里特(Richard Ebright)在接受采访时总结了反对意见的极端科学研究“永远不应该已经完成​​了”。

“当我第一次听到制作高致病性禽流感的实验时,辉瑞的病毒疫苗副总裁兼首席科学官员说:”我对科学的副总裁兼首席科学官员表示,“我对科学感兴趣,但关注病毒本身的风险以及对实验的反应的后果。“

2014年,为了应对研究人员的担忧和一些实验室事件,联邦政府暂停了所有GOF研究,冻结了这项工作。

流感研究所的气闸门。在具有多种安全预防措施的高度安全实验室中进行功能突变研究。照片作者:jeff miller / Uw-Madison。

一些科学家认为,功能获得性突变实验在了解野生流感病毒株对我们的潜在风险方面具有极其重要的价值,但前提是这些实验必须正确进行。Dormitzer说,对这个问题进行仔细和深思熟虑的研究,可能会产生一些过程,使病毒获得功能突变的研究更加安全。

但与此同时,禁令扼杀了对流感病毒和冠状病毒的一些研究。

国家科学院掀起了一些新的指导方针,并于2017年12月召开通话:GOF研究可以申请再次资助。由健康和人类服务(HHS)组成的小组将审查申请并作出决定哪些研究资金。

到目前为止,只有川冈和福奇的研究获得批准,去年冬天获得了批准。他们正从中断的地方恢复。

潘多拉的锁:如何控制功能获得性流感

事情是这样的:这项工作确实有潜在的危险。但是Fouchier和Kawaoka的实验室都有一层又一层的安全措施。

威斯康星大学麦迪逊分校的丽贝卡·莫里茨说:“你真的需要像看待洋葱一样看待它。”莫里茨是负责河冈实验室的特派特工。她的工作是确保所有的安全标准得到满足,并制定和演练协议;基本上,她是用来防止病毒逃逸的。这种病毒有一些特别的考虑。

特定的H5N1菌株Kawaoka的实验室用途是名为联邦特派特工计划.这份清单上的病原体需要满足特别的安全考虑。GOF的实验有更严格的指导方针,因为这项研究被认为是“值得关注的两用研究”。

对于Fouchier和Kawaoka的研究是否应该发表,也存在争论。

“对令人担忧的双重研究是合法研究,可能可能被用于邪恶的目的,”莫里茨说。曾经有一次辩论,甚至应该出版挡湾和川冈的工作。

虽然他们的发现有助于科学家,但它们也可以用来制造生物武器。这些论文必须通过美国国家生物安全科学委员会的审查,但它们通过了最终发表

撇开蓄意生物战和恐怖主义不谈,即使是从事故中也必须控制功能的获得。在威斯康星州,这从建筑本身开始。这些实验室是专门设计用来容纳病原体的(BSL-3农业,适合棒球类)。

它们基本上是一种密封的水泥掩体,带来了负压,使得空气仅在实验室中流入实验室,以防任何违规行为。和膝盖的所有空气都通过多个HEPA过滤器。

连帽面具挂在威斯康星大学 - 麦迪逊的流感研究所。照片作者:jeff miller / Uw-Madison。

在实验室里,研究人员穿戴特殊的防护装备,包括呼吸器.进入实验室的任何人都必须经过一个复杂的舞蹈,涉及剥离和穿过各种衣服并通过淋浴和去污。

实验中最危险的部分是在一次安全壳内进行的。例如,在已经高度安全的实验室内,一个生物防护柜就像一个超高安全箱(有点像霍默·辛普森在开幕式上使用的辐射手套箱)。

“该机构背后的许多人都在努力确保这项研究能够安全可靠地进行。”

丽贝卡莫里茨

莫里茨说,联邦选择代理程序可以在没有任何警告的情况下随时来检查你。至少每三年,整个事情都会发生变化。

有许多潜在的危险-一瓶病毒掉下;针刺;雪貂咬伤——但莫里茨相信,安全措施和指南将防止任何灾难。

莫里茨说:“该机构和该机构背后的许多人正在努力确保这项研究能够安全可靠地进行。”。

这项工作还没有对人类造成伤害,但它的潜力是真实的。

“自然将继续这样做”

他们死在海滩上。

2014年春天,另一种禽流感H10N7,通过北欧的港口密封群体席卷.从瑞典开始,病毒搬到南部和西部,德国德国和荷兰。据估计,整个密封群的10%被杀死。

由于它在海岸沿着海岸进展,因此可以通过时间和空间跟踪病毒的进化。自然选择通过密封件中的功能性突变推动,类似于H5N1如何进化到他的实验室中的雪貂之间更好地跳跃 - 他的实验室在那时是被关闭的。

“我们在实验室中完成了我们的工作,”Fouchier说,具有高度的安全和安全性。“但是在荷兰的海滩上发生了同样的事情。所以你可以告诉我停止做这项研究,但是自然会继续在这一天继续做到这一天。“

批评者争辩说,从实验中获得的知识是不存在的或不值得风险;Fouchier认为,GOF实验是学习关于什么使流感病毒候选人的关键信息的唯一方法。

Fouchier说:“如果这三个特征可能是由五个突变的数百个组合造成的,那么这将极大地增加这些事情在自然界发生的风险。”。

Fouchier说:“对于流感这样至关重要的事情,我们需要尽一切可能进行调查,”他希望找到“流感的新致命弱点,我们可以用它来阻止它的影响。”

下一个
抗击冠状病毒的企业
订阅到Freethink了解更多信息伟大的故事