正在构筑新冠肺炎有实验室出身的案例

如果说公众从新冠肺炎大流行中吸取了教训，那就是科学不能产生确定性。自制口罩管用吗？新冠肺炎的死亡率是多少？测试的准确度有多高？有多少人没有症状？诸若此类。实际上，到目前为止唯一无可争议的断言是，所有已知的与其病因-SARS-CoV-2病毒最近的基因近亲都在马蹄蝠身上发现(周等人，2020年)。因此，可能的病毒库是蝙蝠。

然而，这些类似祖先的蝙蝠冠状病毒大多不会感染人类(GE等人，2013年)。因此，从一开始，悬而未决的一个关键问题就是：蝙蝠RNA病毒是如何进化成一种既致命又致命的人类病原体的？

几乎所有人都抓住了答案，那就是存在一个中间物种。一些动物，也许是蛇，也许是棕榈果子狸，也许是穿山甲，充当了临时宿主。这种桥接动物可能有一个ACE2细胞受体(允许病毒进入细胞的分子)，在蝙蝠和人类之间的蛋白质序列(或至少结构)上居中(万等人，2020年)。

在媒体和科学文献中，这种自然的人畜共患传播可能发生的情景已经被没完没了地考虑过了。早期发现的许多最早的新冠肺炎病例似乎都发生在武汉华南活动物市场及其周边地区，这推动了大多数病例的出现。[最新数据是，在41例最早的病例中，有14例，包括第一例，与动物市场没有任何联系(Huang等人。2020)]。

由于前两次冠状病毒濒临流行的SARS(2002-2003年)和MERS(2012年)都可能来自蝙蝠，并且都被认为(但没有证实)都是通过中间动物(分别是果子狸和单峰猫)过渡到人类的，因此自然的人畜共患病途径是一个合理的第一个假设(Andersen等人，2020年)。

当它应用于最初的(2002年)SARS疫情时，这个想法是最初的蝙蝠病毒感染了果子狸。这种病毒随后在这种动物物种中短暂进化，但还不足以引起果子狸大流行，然后在它在果子狸身上灭绝之前被人类感染。在第一例人类(零号患者)中，病毒可能勉强存活下来，但被传播了，这标志着第一例人传人病例。随着它在最初的几个人类宿主中相继传播，病毒迅速进化，适应了更好地感染新宿主。在几次这样的试探性传播之后，真正的大流行开始了。

但必须排除另一种令人不安的可能性。这是因为震中城市武汉(POP。1100万)，恰好是蝙蝠冠状病毒研究的全球震中(例如，胡等人，2017年)。

在这种接近的推动下，各种研究人员和新闻媒体，特别是“华盛顿邮报”，以及拥有更多数据的“新闻周刊”，已经提出了一个初步证据，即实验室起源的可能性很大(詹其雄等人，2020年；皮普兰尼等人，2020年)。也就是说，武汉两个研究冠状病毒的实验室中的一个意外地让自然病毒逃脱了；或者，该实验室正在对一种类似SARS-CoV-2的病毒进行基因工程(或以其他方式操纵)，然后该病毒逃逸了。

不幸的是，至少在美国，大流行的起源问题已经变成了一个政治足球；要么是恐华症的机会，要么是党派的“指责游戏”。

但是，灾难性实验室释放的可能性并不是一场游戏，能力和不透明的系统性问题当然不限于中国(Lipsitch，2018年)。美国国土安全部(DHS)目前正在堪萨斯州曼哈顿建设一个新的和扩大的国家生物和农业防御设施。国土安全部估计，其实验室释放的50年风险(定义为具有90-500亿美元的经济影响)为70%。

当国家研究理事会的一个委员会检查了国土安全部的这些估算后，他们得出的结论是“委员会发现风险和成本很可能比这高得多”。

他说：“委员会奉命判断uSSRA(更新后的特定地点风险评估)的充分性和有效性。委员会确定了以下方面的严重关切：(1)错误使用评估风险的方法，(2)没有明确说明用于支持风险评估假设的证据是否以及如何经过彻底审查和充分评估，(3)引用的文献范围有限，以及对一些重要的支持文献的曲解，(4)在支持文献相互冲突时没有解释用于选择假设的标准，(5)没有考虑重要的风险途径，以及(6)对不确定性的处理不当。这些缺陷不是同样有问题，但它们发生的频率足够高，使人对所提出的风险结果的充分性和有效性产生怀疑。在大多数情况下(例如，NBAF的业务活动)，发现的问题导致对风险的低估；在其他情况下(例如，灾难性的自然灾害)，风险可能被高估。因此，委员会得出结论认为，USSRA在关键方面在技术上是不够的，不足以判断与堪萨斯州曼哈顿拟议的NBAF相关的风险。

与此同时，中国于2018年在武汉开设了第一家实验室，正计划推出一个由BSL-4实验室组成的全国网络(袁，2019年)。与许多其他国家一样，它正在大力投资于疾病监测和从野生动物种群中收集病毒，以及具有潜在大流行病原体(PPP)的高风险重组病毒研究。

5月4日，各国和全球慈善机构在布鲁塞尔举行会议，承诺为未来的大流行准备提供74亿美元。但笼罩在所有这些投资上的问题是：处于意外泄漏索赔中心的武汉实验室的职权范围是为大流行做好准备。如果新冠肺炎大流行是从那里开始的，那么我们需要从根本上重新思考当前全球大流行准备的思路。许多研究人员已经认为，为了安全和有效，我们应该这样做(Lipsitch和Galvani，2014；Weiss等人，2015；Lipsitch，2018)。对于那些捐赠了数十亿美元的人来说，最糟糕的结果将是加速下一次大流行的到来。

意外的实验室释放不仅仅是一种理论上的可能性。1977年，俄罗斯(或可能是中国)的一个实验室，很可能是在研发流感疫苗时，意外释放了已经灭绝的H1N1流感病毒(Nakajima等人，1978年)。H1N1后来成为一种全球大流行病毒。全球人口中有很大一部分被感染了。在这种情况下，死亡人数很少，因为20岁以上的人口对该病毒具有历史免疫力。这一事件并不广为人知，因为直到最近，这一结论才在科学文献中得到正式承认，而病毒界一直不愿讨论这类事件(Zimmer和Burke，2009；Wertheim，2010)。尽管如此，实验室病原体逃逸导致人类和动物死亡(例如英国的天花；南美的马脑炎)已经足够普遍，因此应该更好地了解它们(在Furmanski，2014年进行了总结)。这些疫情很少爆发成H1N1规模的实际大流行，顺便说一句，2009/2010年作为“猪流感”再次爆发，当时造成的死亡人数估计有3000至20万人(Duggal等人，2016年；Simonsen等人)。2013)。

许多科学家警告说，购买力平价试验，如天花、埃博拉和流感病毒，本质上是危险的，应该受到严格的限制和监督(Lipsitch和Galvani，2014；Klotz和Sylvester，2014)。即使是在有限的类SARS冠状病毒病例中，自2003年最初的SARS疫情平息以来，已有6起有记录的SARS疾病爆发来自研究实验室，其中4起在中国。这些暴发造成13人感染和1人死亡(Furmanski，2014)。为了回应这些担忧，美国禁止了某些类别的实验，

出于这些原因，也为了确保未来大流行准备工作的有效性，确定实验室逃逸假说是否有可信的证据支持它，这是一个至关重要的国际问题。这一点必须做到，而不考虑有毒的党派政治和民族主义的问题-在美国。

实验室逃逸理论的实质是武汉是武汉病毒学研究所(WIV)的所在地，这是中国第一个也是唯一一个生物安全4级(BSL-4)设施的所在地。(BSL-4是最高的病原体安全级别)。WIV直到2018年才增加了一个BSL-4实验室，自2002-2003年SARS最初爆发以来，一直在从蝙蝠样本中收集大量冠状病毒；包括在2016年收集更多冠状病毒(胡等人，2017年；周等人，2018年)。

在郑-李石研究员的领导下，WIV的科学家们还发表了将活蝙蝠冠状病毒导入人类细胞的实验(胡等人，2017年)。此外，根据《华盛顿邮报》4月14日的一篇文章，美国大使馆工作人员在2018年访问了WIV，并对那里的生物安全产生了“严重的安全担忧”。WIV距离最初被认为是新冠肺炎大流行发源地的华南活体动物市场只有8英里。

武汉也是一个名为武汉疾病预防控制中心(WCDPC)的实验室的所在地。这是一个BSL-2实验室，距离华南市场只有250米远。蝙蝠冠状病毒过去一直保存在武汉WCDPC实验室。

因此，实验室逃逸理论认为，这两个实验室中的一个或两个的研究人员可能在他们的多次收集(也称为“病毒监测”)旅行中的一次发现了类似Sars-CoV-2的蝙蝠冠状病毒。或者，或者，他们正在研究、传代、设计或以其他方式操纵的病毒逃脱了。

4月17日，澳大利亚科学传媒中心询问了4位澳大利亚病毒学家：“新冠肺炎来自武汉的一个实验室吗？”

三人(爱德华·福尔摩斯、奈杰尔·麦克米兰和哈桑·瓦利)驳斥了实验室越狱的建议，瓦利只是简单地将其贴上“阴谋”的标签，而没有详细说明。

第四位接受采访的病毒学家是弗林德斯大学的尼古拉·彼得罗夫斯基。彼得罗夫斯基首先提出了自然人畜共患病途径是否可行的问题。他告诉媒体中心：

“尽管密集搜索寻找病毒的来源，但在自然界中没有发现与新冠肺炎相匹配的天然病毒。”

也就是说，动物中间体的想法是一种猜测。事实上，到目前为止，还没有出现可信的病毒或动物宿主中介，无论是以确认的动物宿主或可信的病毒中间体的形式，来解释SARS-CoV-2向人类的自然人畜传播(例如，詹其雄等人，2020年)。

除了彼得罗夫斯基的观点外，自然人畜共患病转移的论点还有两个进一步的困难(除了早期病例与华南“湿”市场之间的流行病学联系很弱之外)。

首先是武汉实验室的研究人员前往云南(1500公里外)的洞穴，发现含有类似SARS冠状病毒的马蹄蝠。迄今为止，迄今发现的与SARS-CoV-2最接近的在世亲属来自云南(GE等人，2016年)。那么为什么会在武汉爆发蝙蝠病毒呢？

此外，中国有13亿人口。如果野生动物贸易的溢出是原因，那么，在其他条件相同的情况下，从武汉开始大流行的可能性(POP。1,100万)不到1%。

WIV蝙蝠冠状病毒研究负责人郑李石告诉“科学美国人”：

“我从来没想到这种事情会发生在华中的武汉。”她的研究表明，南部亚热带省份广东、广西和云南的冠状病毒从动物身上传播到人类的风险最大-特别是蝙蝠，这是一种已知的宿主。她记得，如果冠状病毒是罪魁祸首，她会想，“它们会不会来自我们的实验室？”

简而言之，武汉不太可能是人畜共患病自然传播的中心。相比之下，怀疑Sars-CoV-2可能来自WIV是合理的，也是显而易见的。

在他的声明中，彼得罗夫斯基继续描述了一种实验，原则上，如果在实验室进行，将获得与假设的自然人畜共患病转移相同的结果蝙蝠冠状病毒快速适应人类宿主。

“拿一种对人类不具传染性的蝙蝠冠状病毒，用表达人类ACE2受体的细胞培养它，迫使它进行选择，这种细胞是多年前为培养SARS冠状病毒而创建的，你可以迫使蝙蝠病毒通过其刺突蛋白的突变来适应感染人类细胞，这将具有增加其与人类ACE2结合强度的效果，并不可避免地降低其与BAT ACE2结合的强度。”

长时间培养的病毒还会产生其他随机突变，这些突变不会影响其功能。这些实验的结果是一种病毒，它对人类的毒力很强，但与原来的蝙蝠病毒有很大的不同，以至于它不再与最初的蝙蝠病毒相似。因为突变是随机选择获得的，没有人类基因骑师的签名，但这显然是一种仍然由人类干预产生的病毒。“。

换句话说，彼得罗夫斯基认为，目前的实验方法可能导致了一种逃逸的变异病毒。

彼得罗夫斯基提到的实验代表了一类实验，称为“传代”(Passaging)。传代是将活病毒放入它不适应的动物或细胞培养物中，然后在病毒死亡之前，将其转移到另一种相同类型的动物或细胞中。通过通常是迭代进行的。理论上说，病毒将迅速进化(因为病毒有很高的突变率)，并适应新的动物或细胞类型。通过让病毒适应新的环境来传代病毒，就会产生一种新的病原体。

最著名的这类实验是在荷兰研究人员罗恩·福切尔的实验室里进行的。福切尔采用了一种不会感染雪貂(或其他哺乳动物)的禽流感病毒(H5N1)，并将其在雪貂身上连续传代。这项实验的目的特别是要发展一种购买力平价(PPP)。经过10代传代后，研究人员发现病毒确实已经进化，不仅可以感染雪貂，还可以传播给邻近笼子里的其他动物(Herfst等人，2012年)。他们制造了一种空气传播的雪貂病毒，一种潜在的大流行病原体，并在国际科学界掀起了一场风暴。

经常受到批评的第二类实验是GOF实验。在GOF研究中，一种新的病毒是故意制造出来的，要么是通过体外突变，要么是通过将两个(或更多)病毒剪切并粘贴在一起。这种重组的目的是通过增加新的功能，如增加传染性或致病性，使病毒更具传染性。然后在细胞培养或整个动物身上对这些新病毒进行实验。这些是2014年至2017年在美国被禁止的实验类别。

一些研究人员甚至在传代实验中使用重组病毒将GOF和传代实验相结合(例如Sheahan等人，2008年)。

这些实验都需要重组DNA技术和动物或细胞培养实验。但是关于Sars-CoV-2可能是如何由研究引起的最简单的假设是，简单地假设来自WIV或WCDCP的一名研究人员在一次收集探险期间感染了蝙蝠病毒，并将他们的蝙蝠病毒传染给了他们的同事或家人。在这些早期病例中，自然病毒随后演变为Sars-CoV-2。出于这个原因，即使是收集旅行也有他们的批评者。流行病学家理查德·埃布赖特称它们为“精神错乱的定义”。处理动物和样本会让收集者接触到多种病原体，然后回到他们的实验室，然后把这些病原体带回人口稠密的地方。

自2004年，在最初的SARS爆发后不久，WIV的研究人员一直在收集蝙蝠冠状病毒，以密集搜索类似SARS的病原体(Li等人，2005年)。自最初的收集之旅以来，又进行了更多的收集活动(GE等人，2013年；GE等人，2016年；胡等人，2017年；周等人，2018年)。

彼得罗夫斯基没有提到这一点，但世界卫生组织的郑李石团队已经使用那些收集到的病毒进行了与他所描述的非常相似的实验。2013年，施正荣实验室报告分离到一种蝙蝠冠状病毒的传染性克隆，他们称之为wiv-1(GE等人，2013年)。WIV-1是通过将蝙蝠冠状病毒导入猴子细胞，传代，然后在人类(HeLa)细胞系中检测其感染性而获得的，该细胞系是表达人ACE2受体的工程细胞(GE等人，2013年)。

2014年，就在美国GOF研究禁令生效之前，WIV的郑-李石与北卡罗来纳州拉尔夫·巴里奇的实验室共同撰写了一篇论文，对蝙蝠冠状病毒进行了GOF研究(Menachery等人，2015年)。

在这组特殊的实验中，研究人员将“蝙蝠冠状病毒SHC014在小鼠适应的SARS-CoV骨干中的尖峰”组合成单一的工程活病毒。尖峰是由SHI实验室提供的。他们将这种蝙蝠/人/鼠病毒植入培养的人类气道细胞和活的老鼠体内。研究人员在感染的小鼠中观察到了“显著的发病机制”(Menachery等人。(2015年)。这种病毒的老鼠适应部分来自2007年的一项实验，在该实验中，Baric实验室通过传代创造了一种名为rMA15的病毒(Roberts等人，2007年)。这种rMA15对小鼠具有“高度毒性和致命性”。根据这篇论文，老鼠死于“压倒性的病毒感染”。

2017年，同样为了识别具有ACE2结合能力的蝙蝠病毒，WIV的SHI实验室报告说，它成功地用四种不同的蝙蝠冠状病毒感染了经过改造以表达人ACE2受体的人(HeLa)细胞系。其中两种是实验室制造的重组(嵌合)蝙蝠病毒。野生病毒和重组病毒都曾在猴细胞中短暂传代(Hu等人，2017年)。

综上所述，这些论文表明：1)SHI实验室收集了大量的蝙蝠样本，重点收集了类SARS冠状病毒毒株；2)对活病毒进行了培养并进行了传代实验；3)郑李石实验室成员参加了北卡罗来纳州进行的蝙蝠冠状病毒GOF实验；4)SHI实验室制造了重组蝙蝠冠状病毒，并将其植入人细胞和猴细胞中。所有这些实验都是在含有人或猴子ACE2受体的细胞中进行的。

这项工作的主要目的是看看是否可以通过在实验室中制造一种增强的病原体来从野外出现增强的病原体。(有关WIV对蝙蝠冠状病毒及其合作者的研究的非常翔实的技术总结，我们推荐这篇帖子，作者是生物技术企业家尤里·戴金(Yuri Deigin))。

WIV的施正荣实验室似乎也打算做更多这样的研究。2013年和2017年，郑李石(在一个名为生态健康联盟的非营利性组织的帮助下)获得了美国国立卫生研究院的资助。最近一次这类拨款建议：

将通过反向遗传学、假病毒和受体结合分析以及病毒感染实验，对来自不同物种和人源化小鼠的一系列细胞培养物进行宿主范围(即羽化潜力)的实验测试。

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