Inuti den riskabla fladdermusvirustekniken som länkar Amerika till Wuhan

Ms Tech | AP

2013 kontaktade den amerikanske virologen Ralph Baric Zhengli Shi vid ett möte. Baric var en toppexpert på koronavirus, med hundratals papper på sin kredit, och Shi, tillsammans med sitt team vid Wuhan Institute of Virology, hade upptäckt dem med knytnäve i fladdermusgrottor. I ett prov av fladdermusguano hade Shi upptäckt genomet av ett nytt virus, kallat SHC014, som var en av de två närmaste släktingarna till det ursprungliga SARS-viruset, men hennes team hade inte kunnat odla det i labbet.

Baric hade utvecklat en väg runt det problemet - en teknik för omvänd genetik i coronavirus. Inte bara gjorde det möjligt för honom att väcka ett verkligt virus till liv från dess genetiska kod, utan han kunde blanda och matcha delar av flera virus. Han ville ta spikgenen från SHC014 och flytta den till en genetisk kopia av SARS-viruset som han redan hade i sitt labb. Spikmolekylen är det som låter ett coronavirus öppna en cell och komma in i den. Den resulterande chimären skulle visa huruvida spiken av SHC014 skulle fästa till mänskliga celler.

Om det kunde, skulle det kunna hjälpa honom med hans långsiktiga projekt att utveckla universella läkemedel och vacciner mot hela spektrumet av SARS-liknande virus som han alltmer ansåg vara källor till potentiella pandemier. Ett SARS-vaccin hade utvecklats, men det förväntades inte vara särskilt effektivt mot relaterade coronavirus, precis som influensavaccin sällan fungerar mot nya stammar. För att utveckla ett universellt vaccin som kommer att framkalla ett antikroppssvar mot en mängd SARS-liknande virus, måste du visa immunsystemet en cocktail av spikar. SHC014 kan vara en av dem.

Om du studerar hundra olika fladdermusvirus kan din lycka ta slut.

-Ralph Baric, University of North Carolina

Baric frågade Shi om han kunde ha genetiska data för SHC014. Hon var nådig nog att skicka oss de sekvenserna nästan omedelbart, säger han. Hans team introducerade viruset modifierat med den koden i möss och i en petriskål av mänskliga luftvägsceller. Visst, chimären uppvisade robust replikation i de mänskliga cellerna - bevis på att naturen var full av coronavirus som var redo att hoppa direkt till människor.

Medan Barics studie pågick tillkännagav National Institutes of Health att de tillfälligt skulle stoppa finansieringen för forskning om funktionsvinster - experiment som gör redan farliga virus mer virulenta eller överförbara - på SARS, MERS (som också orsakas av ett coronavirus), och influensa tills säkerheten för sådan forskning kunde bedömas. Tillkännagivandet stoppade Barics arbete.

Relaterad berättelse

Ingen kan hitta djuret som gav människor covid-19

Här är din guide till WHO-Kinas sökande efter ursprunget till coronaviruset.

Baric var en legend på området, men oavsett hur många säkerhetsåtgärder som vidtas finns det alltid en chans att ett aldrig tidigare sett virus kan fly och utlösa ett utbrott. Baric ansåg att de extrema åtgärder han vidtog i labbet minimerade risken, och faktiskt gjorde hans arbete kategoriskt annorlunda än det högriskinfluensaarbete som NIH hade riktat in sig på. Han kände också att hans forskning var brådskande: nya fall av MERS, spridd av kameler, dök redan då upp i Mellanöstern. Så småningom gick NIH med på det och vinkade fram honom.

Hans papper från 2015, Ett SARS-liknande kluster av cirkulerande fladdermöss-coronavirus visar potential för mänsklig uppkomst, var en tour de force, som använde genteknologi med blödande kant för att uppmärksamma den civiliserade världen på en hotande fara i dess periferi. Det återupplivade också farhågor om experiment med funktionsförstärkning, vilket Baric hade vetat att det skulle göra. I tidningen beskrev han de extra försiktighetsåtgärder han hade vidtagit och höll upp forskningen som ett testfall. Potentialen att förbereda sig för och mildra framtida utbrott måste vägas mot risken att skapa farligare patogener, skrev han. Vetenskapliga granskningspaneler kan anse liknande studier som bygger chimära virus baserade på cirkulerande stammar för riskabla att genomföra.

NIH beslutade att risken var värt det. I ett potentiellt ödesdigert beslut finansierade det arbete som liknar Barics vid Wuhan Institute of Virology, som snart använde sin egen omvänd genetikteknik för att göra många koronaviruschimärer.

Obemärkt av de flesta var dock en nyckelskillnad som väsentligt förändrade riskberäkningen. Det kinesiska arbetet utfördes på biosäkerhetsnivå 2 (BSL-2), en mycket lägre nivå än Barics BSL-3+.

Vad som orsakade covid-19-pandemin är fortfarande osäkert, och Shi säger att hennes labb aldrig stött på SARS-CoV-2-viruset före Wuhan-utbrottet. Men nu när amerikanska tjänstemän har sagt att möjligheten för en labbolycka måste undersökas, har rampljuset fallit på amerikansk finansiering av Wuhan-labbets mindre säkra forskning. Idag kommer en kör av forskare, inklusive Baric, fram för att säga att detta var ett misstag. Även om det inte finns någon koppling till covid-19 är det en verklig skandal att tillåta arbete med potentiellt farliga fladdermusvirus vid BSL-2, säger Michael Lin, bioingenjör vid Stanford University.

Den sjudande oron över att USA finansierade riskfylld forskning i Kina brast in i den nationella diskussionen den 11 maj, när senator Rand Paul anklagade Anthony Fauci, mångårig chef för NIH:s National Institute of Allergy and Infectious Diseases, för att finansiera supervirusforskning i USA och att göra ett stort misstag genom att byta ut know-how till Kina. Paul konfronterade Fauci upprepade gånger och krävde att få veta om han hade finansierat forskning i det landet. Fauci förnekade anklagelsen och angav kategoriskt: NIH har aldrig någonsin, och inte nu, finansierat forskning som tjänar på sin funktion vid Wuhan Institute of Virology.

Under en utfrågning den 11 maj 2021 konfronterade senator Rand Paul Anthony Fauci angående finansiering av fladdermusvirusforskning från National Institutes of Health.

GREG NASH/POOL VIA AP

Förnekandet vilar på NIH:s specifika definition av vad som omfattades av moratoriet: arbete som medvetet skulle ha förbättrat SARS-liknande virus, MERS eller influensa genom att till exempel göra dem lättare att sprida genom luften. Den kinesiska forskningen hade inte det specifika målet att göra virusen mer dödliga, och snarare än SARS i sig använde den SARS:s nära kusiner, vars verkliga risker för människor var okänd - i själva verket var poängen med forskningen att bestämma risken. . Precis som när du byter in en del av en pokerhand mot nya kort, fanns det inget sätt att veta om de sista chimärerna skulle vara starkare eller svagare.

NIH har fortfarande inte helt förklarat sitt beslutsfattande och har inte svarat på frågor. Med hänvisning till en pågående utredning har den avböjt att släppa kopior av bidraget som skickade Wuhan-institutet cirka 600 000 USD mellan 2014 och 2019. Det har också avslöjat lite om dess nya systemet för bedömning av risker för funktionsvinster, som utförs av en anonym granskningspanel vars överläggningar inte offentliggörs. Tills det finns mer solljus kommer byrån att bekämpa spekulationer, från Paul och andra, om att det som inträffade är ett scenario som Fauci själv hade beskrivit i en kommentar från 2012 diskuterar forskning om pandemibakterier.

Den enda effekten av detta arbete är skapandet, i ett labb, av en ny, icke-naturlig risk.'

Richard Ebright, Rutgers University

Tänk på detta hypotetiska scenario, skrev Fauci. Ett viktigt gain-of-function experiment som involverar ett virus med allvarlig pandemipotential utförs i ett välreglerat laboratorium i världsklass av erfarna forskare, men informationen från experimentet används sedan av en annan forskare som inte har samma utbildning och anläggningar och omfattas inte av samma regler. I en osannolik men tänkbar händelseutveckling, vad händer om den forskaren blir infekterad med viruset, vilket leder till ett utbrott och i slutändan utlöser en pandemi?

En väckarklocka

Pauls grillning av Fauci gav en ny granskning av förhållandet mellan Ralph Barics labb vid UNC och Zhengli Shis vid WIV, med några berättelser som målade Baric som Sith-mästaren i SARS och Shi som hans uppstigande lärling. De delade resurser – till exempel skickade Baric de transgena mössen med mänskliga lungreceptorer till Wuhan. Men efter deras inledande samarbete var de två centren mer som konkurrenter. De var i en kapplöpning för att identifiera farliga coronavirus, bedöma det potentiella hotet och utveckla motåtgärder som vaccin.

Relaterad berättelse

Toppforskare efterlyser en verklig utredning om ursprunget till covid-19

En grupp framstående biologer säger att det måste finnas ett säkert utrymme för att fråga om coronaviruset kom ut från ett labb.

För Baric började den forskningen i slutet av 1990-talet. Coronavirus ansågs då vara lågrisk, men Barics studier av genetiken som gjorde att virus kunde komma in i mänskliga celler övertygade honom om att vissa kanske bara är några mutationer från att hoppa över artbarriären.

Den aningen bekräftades 2002–'03, när SARS bröt ut i södra Kina och infekterade 8 000 människor. Hur illa det än var, säger Baric, vi undvek en kula med SARS. Sjukdomen spred sig inte från en person till en annan förrän ungefär ett dygn efter att allvarliga symtom började dyka upp, vilket gjorde det lättare att fånga in genom karantäner och kontaktspårning. Endast 774 personer dog i det utbrottet, men om det hade överförts lika lätt som SARS-CoV-2, skulle vi ha haft en pandemi med en dödlighet på 10 %, säger Baric. Det var så nära mänskligheten kom.

Hur frestande det än var att avskriva SARS som en engångshändelse, 2012 uppstod MERS och började smitta människor i Mellanöstern. För mig personligen var det en väckarklocka att djurreservoarerna måste ha många, många fler stammar som är redo för rörelse över arter, säger Baric.

Då upptäcktes redan exempel på sådana faror av Shis team, som hade tillbringat år med provtagning av fladdermöss i södra Kina för att lokalisera ursprunget till SARS. Projektet var en del av en global viral övervakningsinsats som leddes av den amerikanska ideella EcoHealth Alliance. Den ideella organisationen – som har en årlig inkomst på över 16 miljoner dollar, mer än 90 % från statliga bidrag – har sitt kontor i New York men samarbetar med lokala forskargrupper i andra länder för att utföra fält- och labbarbete. WIV var dess kronjuvel, och Peter Daszak, president för EcoHealth Alliance, har varit medförfattare med Shi på de flesta av hennes nyckelhandlingar.

Genom att ta tusentals prover från guano, fekala svabbar och fladdermusvävnad, och genomsöka dessa prover efter genetiska sekvenser som liknar SARS, började Shis team upptäcka många närbesläktade virus. I en grotta i Yunnan-provinsen 2011 eller 2012 upptäckte de de två närmaste, som de döpte till WIV1 och SHC014.

Shi lyckades odla WIV1 i sitt labb från ett fekalt prov och visa att det direkt kunde infektera mänskliga celler, vilket bevisade att SARS-liknande virus som var redo att hoppa direkt från fladdermöss till människor redan lurade i naturen. Detta visade, hävdade Daszak och Shi, att fladdermuskoronavirus var ett betydande globalt hot. Forskare, sa de, behövde hitta dem och studera dem innan de hittade oss.

Många av de andra virusen kunde inte odlas, men Barics system gav ett sätt att snabbt testa deras spikar genom att omvandla dem till liknande virus. När chimären han gjorde med SHC014 visade sig kunna infektera mänskliga celler i en maträtt, sa Daszak till pressen att dessa avslöjanden borde flytta detta virus från en framväxande kandidat till en klar och aktuell fara.

För andra var det det perfekta exemplet på de onödiga farorna med gain-of-function vetenskap. Den enda effekten av detta arbete är skapandet, i ett labb, av en ny, icke-naturlig risk, berättade Rutgers mikrobiolog Richard Ebright, en långvarig kritiker av sådan forskning, till Nature.

För Baric var situationen mer nyanserad. Även om hans skapelse kan vara farligare än det ursprungliga musanpassade viruset han hade använt som ryggrad, var det fortfarande snårigt jämfört med SARS – definitivt inte superviruset som senator Paul senare skulle föreslå.

I slutändan hade NIH clampdown aldrig tänder. Den inkluderade en klausul som beviljar undantag om chefen för finansieringsorganet fastställer att forskning är akut nödvändig för att skydda folkhälsan eller nationell säkerhet. Inte bara fick Barics studier gå framåt, utan det fick alla studier som ansökte om undantag också. Finansieringsrestriktionerna hävdes 2017 och ersattes med ett mildare system.

Tyvek dräkter och andningsskydd

Om NIH letade efter en forskare för att göra tillsynsmyndigheter bekväma med forskning om funktionsförstärkning, var Baric det självklara valet. I flera år hade han insisterat på extra säkerhetsåtgärder, och han ansträngde sig för att påpeka dessa i sin tidning från 2015, som om han modellerade vägen framåt.

De CDC känner igen fyra nivåer av biosäkerhet och rekommenderar vilka patogener som bör studeras på vilken nivå. Biosäkerhetsnivå 1 är för ofarliga organismer och kräver praktiskt taget inga försiktighetsåtgärder: bär en labbrock och handskar vid behov. BSL-2 är för måttligt farliga patogener som redan är endemiska i området, och relativt milda ingrepp är indikerade: stäng dörren, använd ögonskydd, släng avfallsmaterial i en autoklav. BSL-3 är där saker och ting blir allvarliga. Det är för patogener som kan orsaka allvarliga sjukdomar genom luftvägsöverföring, såsom influensa och SARS, och de tillhörande protokollen inkluderar flera barriärer för att undkomma. Labs är omgärdade av två uppsättningar självstängande, låsande dörrar; luften filtreras; personal använder fullständiga PPE- och N95-masker och är under medicinsk övervakning. BSL-4 är för de värsta av de onda, som ebola och Marburg: fullmånadräkter och dedikerade luftsystem läggs till i arsenalen.

Det finns inga verkställbara standarder för vad du bör och inte bör göra. Det är upp till de enskilda länderna, institutionerna och forskarna.

Filippa Lentzos, King’s College London

I Barics labb studerades chimärerna vid BSL-3, förstärkta med ytterligare steg som Tyvek-dräkter, dubbla handskar och andningsskydd för alla arbetare. Lokala första-respondersteam deltog i regelbundna övningar för att öka sin förtrogenhet med labbet. Alla arbetare övervakades för infektioner och lokala sjukhus hade rutiner för att hantera inkommande forskare. Det var förmodligen en av de säkraste BSL-3-anläggningarna i världen. Det var fortfarande inte tillräckligt för att förhindra en handfull fel genom åren: vissa forskare blev till och med bitna av virusbärande möss. Men inga infektioner resulterade.

Helt nya patogener

2014 tilldelade NIH ett femårigt anslag på 3,75 miljoner dollar till EcoHealth Alliance för att studera risken för att fler fladdermusburna coronavirus skulle dyka upp i Kina, med hjälp av samma typ av tekniker som Baric hade banat väg för. En del av det arbetet skulle läggas ut på Wuhan Institute of Virology.

Relaterad berättelse

De kallade det en konspirationsteori. Men Alina Chan twittrade liv till tanken att viruset kom från ett labb.

Den whistleblowing-forskare som förde fram laboratorieläckageteorin planerar att byta namn och försvinna, men först efter en bokaffär.

Två år senare publicerade Daszak och Shi en papper rapporterade hur det kinesiska labbet hade konstruerat olika versioner av WIV1 och testat deras smittsamhet i mänskliga celler. Tidningen meddelade att WIV hade utvecklat sitt eget omvänd genetiksystem, efter amerikanernas ledning. Det inkluderade också en oroande detalj: arbetet, som delvis finansierades av NIH-anslaget, hade gjorts i ett BSL-2-labb. Det innebar att samma virus som Daszak höll upp som en tydlig och aktuell fara för världen studerades under förhållanden som, enligt Richard Ebright, matchade biosäkerhetsnivån på en amerikansk tandläkarmottagning.

Ebright tror att en faktor som spelade in var kostnaden och besväret med att arbeta i förhållanden med hög inneslutning. Det kinesiska labbets beslut att arbeta på BSL-2, säger han, skulle effektivt ha ökat framstegshastigheten, allt annat lika, med en faktor på 10 till 20 – en enorm fördel.

Arbetet vid WIV gick verkligen snabbt framåt. Under 2017 följde Daszak och Shi med en annan studie, också på BSL-2, som förstärkte Barics arbete i North Carolina. WIV hade fortsatt att avslöja dussintals nya SARS-liknande coronavirus i fladdermusgrottor, och den rapporterade att de tillverkade chimärer med åtta av dem genom att smälta ihop spikarna från de nya virusen till chassit på WIV1. Två av dem replikerade väl i mänskliga celler. De var, för alla ändamål, helt nya patogener.

Avslöjandet att WIV arbetade med SARS-liknande virus under låga säkerhetsförhållanden har fått vissa människor att omvärdera chansen att SARS-CoV-2 kunde ha uppstått från någon typ av laboratorieincident. Det är snett, virologen Ian Lipkin från Columbia University, som var medförfattare till den nyskapande artikeln och hävdade att covid måste ha haft ett naturligt ursprung, berättade journalisten Donald McNeil Jr. Det borde inte ha hänt. Människor borde inte titta på fladdermusvirus i BSL-2-labb. Min syn har förändrats.

Men WIV bröt inte mot några regler genom att arbeta på BSL-2, säger Filippa Lentzos, biosäkerhetsexpert vid King's College London. Det finns inga genomdrivbara standarder för vad du bör och inte bör göra. Det är upp till de enskilda länderna, institutionerna och forskarna. Och i Kina, säger hon, har den svindlande ökningen av högteknologisk biologisk forskning inte åtföljts av en motsvarande ökning av tillsynen.

I ett mejl sa Zhengli Shi att hon följde kinesiska regler som liknar de i USA. Säkerhetskraven baseras på vilket virus du studerar. Eftersom fladdermusvirus som WIV1 inte har bekräftats orsaka sjukdom hos människor, rekommenderade hennes biosäkerhetskommitté BSL-2 för att konstruera dem och testa dem och BSL-3 för alla djurexperiment.

Som svar på frågor om beslutet att göra forskningen i BSL-2-förhållanden, vidarebefordrade Peter Daszak ett uttalande från EcoHealth Alliance där det stod att organisationen måste följa de lokala lagarna i de länder där vi arbetar och att NIH hade fastställt att forskningen var inte gain-of-function.

Ifrågasätter Kina

Det finns dock ingen lag mot att använda strängare labbsäkerhet, och enligt Baric förtjänar dessa virus det. Jag skulle aldrig hävda att WIV1 eller SHC014 bör studeras vid BSL-2, eftersom de kan växa i primära mänskliga celler, säger han. Det finns en viss risk förknippad med dessa virus. Vi har ingen aning om de faktiskt kan orsaka allvarlig sjukdom hos en människa, men du vill vara försiktig... Om du studerar hundra olika fladdermusvirus kan din lycka ta slut.

Sedan pandemin började har Baric inte sagt mycket om virusets möjliga ursprung eller om sina kinesiska motsvarigheter. Vid flera tillfällen har han dock tyst pekat på säkerhetsproblem vid WIV. I maj 2020, när få forskare var villiga att överväga en labbläcka offentligt, publicerade han ett papper erkänner att spekulationer om oavsiktlig laboratorierymning sannolikt kommer att bestå, med tanke på de stora samlingarna av fladdermusviromprover som lagras i laboratorier i Wuhan Institute of Virology, anläggningens närhet till det tidiga utbrottet och operationsprocedurerna vid anläggningen. Han flaggade Daszak och Shis BSL-2 papper , om någon inte förstod vad han sa.

Ralph Baric från University of North Carolina är specialiserad på genteknik av coronavirus som en del av vaccin- och läkemedelsforskning.

MED HENSYN FOTO

National Institutes of Health har också återupptagit sina band till Wuhan-labbet. I april 2020 avslutade NIH sitt anslag till EcoHealth Alliance för forskning om fladdermusvirus. I en uppföljningsbrev till Daszak den 8 juli erbjöd den sig att återinföra bidraget, men bara om EcoHealth Alliance kunde dämpa sina farhågor, och noterade rapporter om att WIV har bedrivit forskning vid sina anläggningar i Kina som utgör allvarliga biosäkerhetsproblem för andra länder. Den tillade: Vi är oroliga för att WIV inte har uppfyllt säkerhetskraven enligt priset och att EcoHealth Alliance inte har uppfyllt sina skyldigheter att övervaka undermottagarens aktiviteter.

Den genetiska koden för SARS-CoV-2 liknar inte den för något virus som WIV var känt för att odla i sitt labb, såsom WIV1, och Baric säger att han fortfarande tror att en naturlig spridning är den mest troliga orsaken. Men han känner också till de invecklade riskerna med arbetet tillräckligt väl för att se en möjlig väg till problem. Det är därför han i maj i år anslöt sig till 17 andra forskare i ett brev i tidskriften Science där han uppmanade till en grundlig undersökning av hans tidigare medarbetares labb och dess praxis. Han vill veta vilka hinder som fanns för att hindra en patogen från att glida ut till Wuhans befolkning på 13 miljoner, och möjligen till världen.

Låt oss inse det: det kommer att finnas okända virus i guano, eller munprover, som ofta slås samman. Och om du försöker odla ett virus kommer du att få nya stammar som tappas på odlingsceller, säger Baric. Vissa kommer att växa. Du kan få rekombinanter som är unika. Och om det gjordes på BSL-2, så finns det frågor du vill ställa.

Dölj