这些实验室病毒是否会阻止大流行?

功能性突变研究可能有助于预测下一个大流行 - 或者,批评者争论,导致一个。

“我很好奇,”Ron Fouchier用他富于荷兰语口音的英语说,“小东西能杀死大型动物和人类。”

这是鹿特丹的深夜,因为黑暗慢慢地覆盖了我们的Skype对话。

这种迷恋使银发病毒学家能够冒险冒险进入争议的功能性突变研究 - 由科学家们努力为病原体增添能力,包括专注于SARS和MERS,Covid-19代理的冠状病毒表兄弟的实验。

如果我们要避免另一个流感大流行,我们需要了解可能导致它的流感病毒类型。通过告诉我们什么样的突变可能允许病毒跨越物种或进化到更毒性的毒株,可以帮助我们解决问题。它可以帮助我们准备,并在这样做,拯救生命。

然而,他的许多科学同行不同意;他们说他的实验不值得他们对社会构成的风险。

Ron Fouchier重新开始了同样的禽流感功能获得突变实验,该实验在20世纪10年代初引起了争议。照片由Ron Fouchier/伊拉斯谟医疗中心提供。

病毒和风暴

荷兰病毒学家总部位于鹿特丹的Erasmus Medical Center,在威斯康星大学 - 麦迪逊大学宣布他们已经成功突变了H5N1,禽流感菌株,通过了令人争议的争论通过雪貂之间的空气,在两个单独的实验中。雪貂被认为是最好的流感模型,因为他们的呼吸系统对流感相似,就像人类一样。

给予病毒的突变是空气传播的能力是函数(GOF)突变。GOF研究是科学家有目的地导致突变,以便在尝试更好地理解病原体的情况下给予病毒新能力。在Fouchier的实验中,他们想看看它是否可以使空气传播,因此他们可以提前捕获潜在的危险菌株,并提前开发新的治疗和疫苗。

问题是:他们的突变H5N1也可能导致大流行,如果它离开了实验室。在科学类Fouchier自己称之为“可能是你能制造的最危险的病毒之一。”

只是三个特殊的特质

对于H5N1,Fouchier确定了五种突变,可能导致触发禽流感三种特殊特征,以在哺乳动物中变为空气流感。这些特征是(1)能够附着在喉部和鼻子的细胞中,(2)在那些地方发现的较冷的温度生存能力,(3)在不利环境中存活的能力。

至少三个突变可能是野生病毒在哺乳动物体内穿越空气所需的全部。如果真是这样,它可能会蔓延。快速的

在肾细胞(绿色)中生长的禽流感A H5N1病毒(金色)的彩色透射电子显微照片。照片由辛西娅·戈德史密斯/疾控中心提供。

对于任何给定的病毒,Fouchier计算发生这种情况的几率相当低。每个突变有可能自己瘫痪病毒。他们需要完全对齐流感跳跃。但这些突变可以 - 并且会发生。

Fouchier说:“2013年,一种新病毒在中国突然出现。”H7N9.”

H7N9是另一种禽流感,如H5N1。这CDC认为它是最有可能导致大流行的流感菌株。在2013年至2015年之间发生的人类爆发中,它杀死了惊人的39%的已知病例;如果H7N9有五种功能突变的所有五个职业突变,则在他与H5N1的工作中确定了,它可以使Covid-19相比看起来像小猫。

2013年,H7N9有三个突变。

获得功能突变:创造我们的恐惧(可能)阻止它们

流感病毒基本上是在球中包裹的八件RNA。为了产生功能性突变,研究使用了每件的DNA模板,称为质粒。Fouchier说,使质粒中的单一突变变得简单,并且通常在遗传实验室中进行。

如果将所有八种质粒插入哺乳动物细胞中,则劫持细胞的机制以产生流感病毒RNA。

Fouchier说:“现在你可以开始在细胞中组装新的病毒粒子了。”。

一个受感染的细胞足以生长许多新病毒颗粒 - 从一到一千到一百万;病毒是复制机器。因为它们在复制过程中如此易于变异,所以必须检查新病毒以确保它只具有实验室造成的突变。

然后病毒进入雪貂,通过它们来产生新病毒,直到第10代,它通过空气感染雪貂。通过分析每代病毒的基因,他们可以弄清楚五种突变导致H5N1禽流感因雪貂之间的空气传播。

还有潜在的人。

“这项工作本不应该完成”

改性H5N1菌株导致人流行病的可能性,如果它脱离遏制,引发了尖锐的批评,并且没有争议的缺乏。Rutgers分子生物学家Richard eBright总结了他告诉他的远端科学类这项研究“根本不应该进行”

辉瑞公司病毒疫苗副总裁兼首席科学官菲利普·多米策(Philip Dormitzer)说:“当我第一次听说让高致病性禽流感传播的实验时,“我对科学感兴趣,但担心病毒本身的风险以及实验反应的后果。”

2014年,为了回应研究人员的恐惧和一些实验室事件,联邦政府对所有GOF研究暂停进行了暂停,冻结了这项工作。

流感研究所的气闸门。功能增益突变研究在高度安全的实验室进行,有多种安全预防措施。杰夫·米勒摄于华盛顿大学麦迪逊分校。

一些科学家认为,在理解我们面临的野生流感菌株的潜在风险方面,才能获得功能性突变实验,但只有它们是正确的。Dormitzer表示,对这个问题的仔细和深思熟虑的检查可能导致对具有病毒更安全的功能突变研究的流程。

但与此同时,暂停扼杀了流感和冠状病毒的研究。

美国国家科学院(National Academy of Science)制定了一些新的指导方针,并于2017年12月发出呼吁:GOF研究可以再次申请资助。由卫生和公众服务部(HHS)组成的小组将审查申请,并决定资助哪些研究。

截至目前,只有Kawaoka和Fouchier的研究已经批准,去年冬天获得绿灯。他们正在恢复他们离开的地方。

Pandora的锁:如何包含功能收益流感

这是事情:这项工作确实潜在危险。但是,在普通和川口的实验室都有在安全措施中有层数。

“你真的需要像洋葱一样思考它,”威斯康星大学麦迪逊雷维奇卡·莫里茨说。Moritz是负责Kawaoka实验室的选择代理人。她的工作是确保满足所有安全标准,并创建和钻取协议;基本上,她在那里防止病毒逃脱。这种病毒具有一些额外的考虑因素。

川冈实验室使用的特定H5N1毒株在一份名为联邦选择代理程序。此列表的病原体需要满足特殊的安全考虑因素。GOF实验具有更严格的准则,因为该研究被视为“对关注的双重使用研究”。

甚至应该出版Fouchier和Kawaoka的工作辩论。

莫里茨说:“双重用途研究的关注是合法的研究,可能被用于邪恶的目的。”。曾经有一段时间,关于福希尔和川冈的作品是否应该出版的争论。

虽然他们发现的见解将帮助科学家,但它们也可以用来创造BioWapons。这些文件必须通过美国国家科学委员会的生物安全审查,但他们是最终出版

除了意外事故中,必须包含功能突变流感的故意生物扶手和恐怖主义。在威斯康星州,从建筑物本身开始。实验室专门设计为能够含有病原体(BSL-3农业,为您提供棒球类型)。

它们本质上是一个密封的水泥仓,负压,因此只有在出现任何漏洞时,空气才会流入实验室,从而将病毒推入。所有进出膝盖的空气都要经过多个HEPA过滤器。

戴着帽子的面具挂在威斯康星大学麦迪逊流感研究所。杰夫·米勒摄于华盛顿大学麦迪逊分校。

在实验室内,研究人员穿着特殊的防护设备,包括呼吸器. 任何进入或进入实验室的人都必须经历一场复杂的舞蹈,包括脱衣、穿上各种衣服、淋浴和去污。

并且实验中最危险的部分在主要容器内进行。例如,一种像额外的高安全盒一样行动的生物密封柜(类似于辐射手套箱荷马赛跑者辛普森在开业信贷期间工作)。

“机构背后的许多人正在努力确保这项研究可以安全地和安全地完成。”

丽贝卡·莫里茨

莫里茨说,联邦选择代理程序可以随时查看您的任何时间,没有任何警告。在最小的最小值,整个东西每三年都会摇晃。

有许多潜在的危险 - 一小瓶病毒被丢弃了;针刺;雪貂咬 - 但莫里茨相信安全措施和指导方针将阻止任何灾难。

“机构和许多人背后的人正在努力确保这项研究可以安全地安全地完成,”莫里茨说。

没有人为的伤害已经来自这项工作,但它的潜力是真实的。

“大自然将继续这样做”

他们在海滩上死了。

2014年春天,另一种类型的禽流感,H10N7,横扫北欧的海豹种群. 从瑞典开始,病毒向南和向西传播,遍及丹麦、德国和荷兰。据估计,整个海豹种群中有10%被杀。

Fouchier说,当病毒沿着海岸传播时,它的进化可以通过时间和空间进行追踪。自然选择推动了海豹的功能获得突变,这与H5N1在他的实验室中进化为更好地在雪貂之间跳跃的方式相似——他的实验室当时已经关闭。

“我们在实验室里完成了我们的工作,”Fouchier说,有着高度的安全和保障但同样的事情也发生在荷兰的海滩上。所以你可以告诉我停止做这项研究,但大自然会日复一日地继续做这项研究。”

批评者认为,从实验中获得的知识要么不存在,要么不值得冒险;Fouchier认为GOF实验是了解流感病毒成为大流行候选者的关键信息的唯一途径。

“如果这三个特征可能是由数百种五个突变的组合引起的,那么这增加了这些事情的风险,这些东西在自然界中大不管地发生了,”普舍说。

“与流感至关重要,我们需要调查我们所能做的一切,”普舍说,希望找到“新的阿基里斯”脚跟我们可以用来阻止它的影响。“

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