Proč se říká, že nový koronavirus byl chován v laboratoři, je nesprávný

Proč se říká, že nový koronavirus byl chován v laboratoři, je nesprávný

>Vy sám jste umělý.N+1Populární věda o tom, co se právě děje ve vědě, strojírenství a technologii.Výzkum smrtících virů se lidem často zdá zbytečně riskantní a slouží jako zdroj konspiračních teorií. V tomto smyslu nebylo vypuknutí pandemie COVID-2019 žádnou výjimkou – každou chvíli se na internetu objevují panické fámy, že koronavirus, který to způsobil, byl vypěstován uměle a buď záměrně, nebo díky nedopatření vypuštěnému do světa. V našem materiálu se podíváme na to, proč lidé pokračují v práci s nebezpečnými viry, jak se to děje a proč virus SARS-CoV-2 vůbec není jako uprchlík z laboratoře.Lidské vědomí nemůže přijmout katastrofu jako nehodu. Ať se stane cokoli – sucho, lesní požár, dokonce i meteorit – musíme najít nějaký důvod, proč se to stalo, něco, co nám pomůže odpovědět na otázku: proč se to stalo teď, proč se to stalo nám a co je třeba udělat aby se to stalo?neopakovalo se to?Epidemie zde nejsou výjimkou, ba dokonce pravidlem – kolem HIV existuje nespočet konspiračních teorií, archivy folkloristů se hemží historkami o kontaminovaných jehlách ponechaných v sedadlech kina, o nakažených koláčích.

“Biologický Černobyl”

Současná epidemie, která zasáhla doslova každý domov, vyžaduje také racionální – tedy magické – vysvětlení. Mnoho lidí potřebovalo najít srozumitelný a nejlépe odstranitelný důvod, a ten se našel téměř okamžitě: tento „biologický Černobyl“ vyprovokovali vědci a jejich nezodpovědné experimenty s viry.Je třeba říci, že jednou k „biologickému Černobylu“ skutečně došlo, i když to nebylo jako současná pandemie koronaviru. Stalo se tak na samém začátku dubna 1979 ve Sverdlovsku (dnešní Jekatěrinburg), kde lidé náhle začali rychle umírat na neznámou nemoc.Onemocněním se ukázal být antrax a jeho zdrojem byl závod na výrobu bakteriologických zbraní, kde podle jedné verze zapomněli vyměnit ochranný filtr. Zemřelo celkem 68 lidí a 66 z nich podle autorů studie publikované v časopise Science v roce 1994 žilo přesně ve směru propuštění z území vojenského tábora 19.Diagram ukazující směr úniku z území závodu na výrobu bakteriologických zbraní.Tato skutečnost, stejně jako neobvyklá forma onemocnění pro antrax – plicní – nenechává prakticky žádný prostor pro oficiální verzi, která uváděla, že epidemie byl spojován s kontaminovaným masem.„Postižené město nečelilo nějakému hybridnímu moru, ne směsici, ale speciálnímu kmeni antraxu – klacek s perforovanou schránkou z jiného kmene B 29 odolného vůči streptomycinu,“ napsal jeden z badatelů historie. této nehody, Sergej Parfenov.Oběti této nehody zemřely na speciálně vyvinuté „vojenské“ patogeny určené k rychlému a masivnímu zabíjení lidí.Dá se říci, že se něco podobného děje i nyní, ale v celosvětovém měřítku? Mohli by vědci vytvořit nový, nebezpečnější umělý virus? Pokud ano, jak a proč to udělali? Dokážeme určit původ nového koronaviru? Můžeme předpokládat, že tisíce lidí zemřely kvůli chybě nebo zločinu biologů? Zkusme na to přijít.

Ptáci, fretky a moratorium

V roce 2011 dvě výzkumné skupiny vedené Ronem Foucherem a Yoshihiro Kawaokou oznámily, že se jim podařilo modifikovat virus ptačí chřipky H5N1. Zatímco původní kmen mohl být přenesen na savce pouze z ptáka, modifikovaný mohl být přenášen i mezi savci, konkrétně fretkami. Tato zvířata byla vybrána jako modelové organismy, protože jejich reakce na virus chřipky je nejvíce podobná reakci lidí.Články obsahující výsledky výzkumu a popisy pracovních metod byly zaslány do časopisů Science a Nature – nebyly však publikovány. Publikování bylo zastaveno na žádost americké Národní vědecké komise pro biologickou bezpečnost, která se domnívala, že technologie na úpravu viru by se mohla dostat do rukou teroristů.Myšlenka usnadnit šíření nebezpečného viru, který zabíjí 60 procent nemocných ptáků, mezi savci, vyvolala bouřlivé debaty i ve vědecké komunitě.Faktem je, že pro virus, který se naučil šířit u fretek, je mnohem snazší naučit se šířit u lidí, pokud „uteče“ z laboratoře.Diskuse vyústila v dobrovolné 60měsíční moratorium na výzkum na toto téma, které bylo v roce 2013 po přijetí nových předpisů zrušeno.Práce Fouchého a Kawaoky byla nakonec publikována (ačkoli některé klíčové detaily byly z článků odstraněny) a jasně prokázali, že virus potřebuje jen velmi málo k tomu, aby se šířil mezi savci a riziko, že se takový kmen objeví v přírodě, je vysoké.V roce 2014, po několika incidentech v amerických laboratořích, americké ministerstvo zdravotnictví zcela zastavilo projekty související s výzkumem tří nebezpečných patogenů: viru chřipky H5N1, MERS a SARS. V roce 2019 se však vědcům podařilo dohodnout, že část práce na studiu ptačí chřipky bude pokračovat se zvýšenými bezpečnostními opatřeními.Taková opatření nejsou neopodstatněná – existují případy, kdy viry „unikly“ z civilních laboratoří. A tak několik měsíců po skončení epidemie SARS-CoV v roce 2003 onemocněli zápalem plic dva studenti Národního virologického ústavu v Pekingu a sedm dalších lidí s nimi spojených. Laboratoř ústavu zapojená do výzkumu SARS byla okamžitě uzavřena a všechny oběti byly izolovány, aby se nemoc dále nešířila.

Katastrofa ve zkumavce

Proč obyčejní civilní vědci, nikoli vojáci nebo teroristé, riskují životy milionů lidí vytvářením potenciálně nebezpečných kmenů virů? Proč se nemůžeme omezit na studium existujících virů, které také způsobují spoustu problémů?Vědci zkrátka chtějí zvládnout metodu, jak přesně předpovědět, jak by katastrofa mohla nastat, a předem najít způsob, jak ji zastavit nebo alespoň snížit škody.Výskyt smrtícího a snadno se šířícího viru s neznámým chováním představuje hrozbu pro lidi. Pokud vědci a lékaři přesně chápou, jak k přeměně potenciálního patogenu dochází, a předem znají jeho základní vlastnosti, bude mnohem snazší nové pohromě odolat – nebo jí předejít.Mnoho velkých epidemií posledních let bylo spojeno se skutečností, že virus běžný mezi zvířaty v důsledku evoluce získal schopnost infikovat lidi a přenášet se z člověka na člověka.Předchozí epidemie ptačí chřipky a syndromy SARS a MERS byly vyvolány kontaktem člověka se zvířaty, která jsou hostiteli virů: ptáky, cibetkami a velbloudy dromedármi. Navzdory skutečnosti, že epidemie byla zastavena a virus zmizel z lidské populace, vždy zůstal v přirozeném rezervoáru a mohl kdykoli znovu „přeskočit“ k člověku.Vědci prokázali, že virus, který způsobuje MERS, přeskočil ze svého hlavního hostitele, velblouda dromedára, na člověka více než jednou, takže každé propuknutí bylo spojeno se samostatným přechodem a bylo spuštěno nezávislými mutacemi viru.Po epidemii SARS způsobené virem SARS-CoV v roce 2003 bylo publikováno mnoho článků (například , a ), jejichž hlavním poselstvím bylo, že v přírodě existuje neustálá „zásobárna“ virů podobných SARS-CoV. Jejich hostiteli jsou hlavně netopýři a pravděpodobnost, že virus „přeskočí“ z nich na člověka, je vysoká, takže stojí za to být připraven na novou epidemii, uvádí recenze publikovaná v roce 2007.V tomto přechodu hrají důležitou roli mezihostitelé, ve kterých může virus projít potřebnou adaptací. V epidemii v roce 2003 hrály tuto roli cibetkové kočky. Nejprve v nich netopýří virus žil bez příznaků a teprve poté, co prošel adaptací, přeskočil k lidem.Nebyl to jediný potenciálně nebezpečný kmen: v roce 2007 v okolí Wu-chanu objevili vědci cibetkové kočky nesoucí sesterský virus kmene SARS-CoV, který se testoval velmi špatně, ale mohl se vázat na receptory lidských buněk.V roce 2013 byl u vrápenců objeven koronavirus, který mohl ke vstupu do buněk využívat nejen své vlastní ACE2 receptory, ale také cibetkové kočky a lidi. To zpochybnilo potřebu mezihostitele.Později, v roce 2018, vědci z Wuhanského virologického institutu ukázali, že imunitní systém některých lidí žijících v blízkosti netopýřích jeskyní byl již obeznámen s viry podobnými SARS. Procento takových lidí se ukázalo být malé, ale to jasně naznačuje: viry pravidelně „testují“ možnost napadnout člověka a někdy uspějí.Abyste mohli předvídat hrozbu, kterou potenciální patogen představuje, musíte přesně pochopit, jak se může změnit a jaké změny stačí k tomu, aby se stal nebezpečným. K tomu často nestačí matematické modely nebo studie již proběhlé epidemie, jsou nutné experimenty.

Chiméra koronaviru

Právě proto, abychom pochopili, jak nebezpečné jsou viry cirkulující v populaci netopýrů, byl v roce 2015 za účasti stejné laboratoře ve Wu-chanu vyroben chimérický virus, sestavený z částí dvou viry: laboratorní analog SARS-CoV a virus SL-SHC014, běžný u vrápenců.Virus SARS-CoV k nám také přišel od netopýrů, ale s přechodnou „transplantací“ u cibetkové kočky. Vědci chtěli vědět, do jaké míry je transplantace nezbytná, a zjistit patogenní potenciál příbuzných SARS-CoV žijících u netopýrů.Nejdůležitější roli v tom, zda virus může infikovat konkrétního hostitele, hraje protein S, který dostal svůj název z anglického slova spike. Tento protein je hlavním nástrojem virové agrese, ulpívá na ACE2 receptorech na povrchu hostitelských buněk a umožňuje vstup do buňky.Sekvence těchto proteinů v různých koronavirech jsou značně různorodé a během evoluce „ušité na míru“ kontaktu s receptory jejich specifického hostitele.Sekvence proteinu S SARS-CoV a SL-SHC014 se tedy na klíčových místech liší, takže vědci chtěli zjistit, zda to brání šíření viru SL-SHC014 na lidi. Vědci vzali S-protein SL-SHC014 a vložili ho do modelového viru, na kterém se v laboratoři studuje SARS-CoV.Ukázalo se, že nový syntetický virus není horší než ten původní. Mohl by infikovat laboratorní myši a zároveň proniknout do buněk lidských buněčných linií.To znamená, že viry, které žijí v netopýrech, již nesou „části“, které jim mohou pomoci rozšířit se na lidi.Kromě toho vědci testovali, zda je očkování laboratorních myší SARS-CoV může ochránit před hybridním virem. Ukázalo se, že ne, takže i lidé, kteří se uzdravili ze SARS-CoV, mohou být bezbranní proti potenciální epidemii a staré vakcíny nepomohou.Autoři článku proto ve svých závěrech zdůrazňovali nutnost vývoje nových léků a později se na tom přímo podíleli.Podobný reverzní experiment – transplantace části proteinu SARS-CoV S do netopýřího viru Bat-SCoV – byl proveden ještě dříve, v roce 2008. V tomto případě byly syntetické viry také schopny reprodukce v lidských buněčných liniích.

Tady to je?

Pokud vědci dokážou vytvořit nové viry, včetně potenciálně nebezpečných pro člověka, navíc pokud již experimentovali s koronavirem a vytvořili nové kmeny, pak to neznamená, že kmen, který způsobil byla současná pandemie také vyrobena uměle?Mohl SARS-CoV-2 jednoduše „utéct“ z laboratoře? Je známo, že takový „útěk“ vedl k malému propuknutí SARS v roce 2003, po skončení „hlavní“ epidemie. Chcete-li odpovědět na tuto otázku, musíte porozumět detailům technologie a přesně pochopit, jak se modifikované viry vyrábějí.Hlavní metodou je sestavení jednoho viru z částí několika dalších. Tuto metodu použila skupina Ralpha Barica a ZhengLi-Li Shi, kteří vytvořili výše popsanou chiméru z „částí“ virů SARS-CoV a SL-SHC01.Pokud sekvenujete genom takového viru, můžete vidět bloky, ze kterých byl postaven – budou podobné částem původních virů.Druhou možností je reprodukovat evoluci ve zkumavce. Výzkumníci ptačí chřipky postupovali touto cestou a vybrali viry, které byly vhodnější pro reprodukci u fretek. Přestože je tato možnost získání nových virů možná, výsledný kmen zůstane blízký původnímu.Kmen, který způsobil dnešní pandemii, neodpovídá žádné z uvedených možností. Za prvé, genom SARS-CoV-2 nemá takovou blokovou strukturu: rozdíly od jiných známých kmenů jsou rozptýleny po celém genomu. To je jeden ze znaků přirozeného vývoje.Za druhé, ani v tomto genomu nebyly nalezeny žádné inzerty podobné jiným patogenním virům.Přestože v únoru vyšel předtisk, jehož autoři údajně našli v genomu viru HIV inzerty, při bližším zkoumání se ukázalo, že analýza byla provedena nesprávně: tyto oblasti jsou tak malé a nespecifické, že by mohly jen tak snadno patří k obrovskému množství organismů. Kromě toho lze tyto oblasti nalézt také v genomech „divokých“ netopýřích koronavirů. V důsledku toho byl předtisk stažen.Pokud porovnáme genom chimérického koronaviru syntetizovaného v roce 2015, nebo jeho dva původní viry, s genomem pandemického kmene SARS-CoV-2, ukáže se, že se liší o více než pět tisíc písmenných nukleotidů – tj. asi jedna šestina celkové délky genomu viru, a to je velmi velký rozdíl.Není proto důvod se domnívat, že moderní SARS-CoV-2 je verzí syntetického viru z roku 2015.Řádek po řádku srovnání části sekvence S-proteinu čtyř virů: dva kmeny ze studie z roku 2015 (MA15 a SHC014-CoV), RaTG13 z netopýrů a SARS-CoV-2

Divocí příbuzní

Porovnání genomů koronaviru ukázalo, že nejblíže známým příbuzným SARS-CoV-2 je koronavirus RaTG13, nalezený v vrápence Rhinolophus affinis z provincie Yunnan v roce 2013. Sdílejí 96 procent svého genomu.To je více než ostatní, ale přesto nelze RaTG13 označit za velmi blízkého příbuzného SARS-CoV-2 a říci, že jeden kmen byl v laboratoři přeměněn na jiný.Pokud porovnáte SARS-CoV, který způsobil epidemii v roce 2003, a jeho bezprostředního předka, viru cibetek, jejich genomy se liší pouze o 202 nukleotidů (0,02 procenta). Rozdíl mezi „divokými“ a laboratorně odvozenými kmeny viru chřipky je méně než tucet mutací.Na tomto pozadí je vzdálenost mezi SARS-CoV-2 a RaTG13 obrovská – více než 1 100 mutací rozptýlených po celém genomu (3,8 procenta).Dá se předpokládat, že se virus vyvíjel velmi dlouhou dobu uvnitř laboratoře a během mnoha let získal tolik mutací. V tomto případě bude skutečně nemožné odlišit laboratorní virus od divokého, protože se vyvinuly podle stejných zákonů.Ale pravděpodobnost výskytu takového viru je extrémně nízká.Během skladování se snaží udržet viry v klidu – právě proto, aby byly zachovány ve své původní podobě a výsledky pokusů na nich jsou zaznamenány v pravidelně vycházejících publikacích wuhanské laboratoře Shi Zhengli.Mnohem větší šance na nalezení přímého předka tohoto viru je nikoli v laboratoři, ale mezi koronaviry netopýrů a potenciálními mezihostiteli. Jak již bylo zmíněno, v oblasti Wuhanu již byli nalezeni cibetkoví přenašeči potenciálně nebezpečných virů a existují i další možní přenašeči. Jejich viry jsou různorodé, ale málo zastoupené v databázích.Když se o nich dozvíme více, pravděpodobně budeme schopni lépe porozumět tomu, jak se k nám virus dostal. Na základě genomového rodokmenu jsou všechny známé SARS-CoV-2 potomky jediného viru, který byl naživu kolem listopadu 2019. Ale nevíme, kde přesně jeho blízcí předkové žili před prvními případy COVID-19.

Dvě speciální oblasti

Navzdory skutečnosti, že rozdíly od jiných známých koronavirů jsou rozptýleny po celém genomu SARS-CoV-2, vědci došli k závěru, že klíčové mutace pro lidskou infekci jsou soustředěny ve dvou oblastech genu kódujícího S- protein. Tyto dvě oblasti jsou také přírodního původu.První z nich je zodpovědný za správnou vazbu na ACE2 receptor. Ze šesti klíčových aminokyselin v této oblasti není více než polovina stejná v příbuzných virových kmenech a pouze jedna je stejná v nejbližším příbuzném RaTG13. Patogenita kmene s touto kombinací pro člověka byla popsána poprvé a identická kombinace byla zatím nalezena pouze v sekvenci pangolinového koronaviru.Srovnání aminokyselin v oblasti proteinu S odpovědného za interakci s receptorem ACE2 u koronavirů (kmeny epidemií z let 2003 a 2019, viry z netopýrů a pangolin). Rámečky zvýrazňují klíčové aminokyselinové pozice, které určují specifičnost k různým hostitelům / Andersen a kol., Nature Medicine 2020 Ze skutečnosti, že tyto klíčové aminokyseliny jsou stejné ve viru pangolin a u lidí, není možné učinit jasný závěr, že toto region má společný původ. To by mohl být příklad paralelní evoluce, kdy viry nebo jiné organismy nezávisle získávají podobné vlastnosti.Nejznámějším příkladem takového procesu je, když se bakterie nezávisle stanou odolnými vůči stejnému antibiotiku. Podobně se virus, adaptující se na život v organismech s podobnými ACE2 receptory, může vyvíjet podobným způsobem.Alternativní scénář k získání takového obrázku naopak naznačuje, že všech šest klíčových aminokyselin bylo přítomno ve společném předchůdci viru pangolin, RaTG13 a SARS-CoV-2, ale později byly nahrazeny v RaTG13 jinými.Kromě lidských buněk může být protein SARS-CoV-2 S schopen rozpoznat receptory ACE2 jiných zvířat, jako jsou fretky, kočky nebo některé opice, a to díky skutečnosti, že molekuly těchto receptorů jsou identické nebo velmi podobné. na lidské na místech, kde interagují s virem. To znamená, že rozsah hostitelů viru není nutně omezen na lidi a mohl by „trénovat“ interakci s podobnými receptory po dlouhou dobu, žijící v jiném zvířeti. (Toto je teoretický předpoklad založený na výpočtech; neexistuje žádný důkaz, že by se virus mohl přenášet prostřednictvím domácích zvířat, jako jsou kočky a psi.)

Mohly být tyto aminokyseliny uměle vloženy?

Z předchozích studií je známo, že protein S je velmi variabilní. Tato varianta šesti aminokyselin není jediná schopná naučit virus ulpívat na lidských buňkách a navíc, jak ukazuje jedna z posledních prací, není ideální z hlediska „škodlivosti“ viru. .Jak je popsáno výše, sekvence S proteinů schopné vázat se na ACE2 receptory jsou známy již dlouhou dobu a umělé „vylepšení“ viru pomocí této konkrétní dříve neznámé aminokyselinové sekvence – což také není optimální – se zdá nepravděpodobné.Druhým rysem proteinu SARS-CoV-2 S (kromě těchto šesti aminokyselin) je způsob jeho štěpení. Aby se virus dostal do buňky, musí být protein S v určitém místě rozřezán buněčnými enzymy. U všech ostatních příbuzných, včetně virů z netopýrů, pangolínů a lidí, je místo řezu pouze jedna aminokyselina, zatímco u SARS-CoV-2 jsou to čtyři.A – srovnání aminokyselin v oblasti proteinu S odpovědného za vazbu na receptor ACE2. Obrázek ukazuje koronaviry z epidemií z let 2003 a 2019, koronaviry z netopýrů a pangolin / Andersen et al., Nature Medicine 2020 Jak toto aditivum ovlivnilo jeho schopnost šíření mezi lidmi a dalšími druhy, není zatím jasné. Je známo, že podobná přirozená degenerace místa řezu u ptačí chřipky významně rozšířila okruh jejích hostitelů. Zatím však neexistují žádné studie, které by potvrdily, že to platí pro SARS-CoV-2.Není tedy důvod se domnívat, že virus SARS-CoV-2 je umělého původu. Nevíme o jeho poměrně blízkých a zároveň dobře prozkoumaných příbuzných, kteří by mohli sloužit jako základ pro syntézu, vědci také nenašli žádné inzerce do jeho genomu od dříve studovaných patogenů. Zároveň je jeho genom organizován způsobem, který je v souladu s naším chápáním přirozeného vývoje těchto virů.Můžete přijít s těžkopádným systémem podmínek, za kterých by tento virus mohl vědcům ještě uniknout, ale předpoklady pro to jsou minimální. Zároveň jsou šance na vznik nového nebezpečného kmene koronaviru z přírodních zdrojů ve vědecké literatuře poslední dekády pravidelně hodnoceny jako velmi vysoké. A SARS-CoV-2, který způsobil pandemii, přesně splňuje tyto předpovědi.