疫情当头，关于2019新冠病毒来自实验室泄露的传闻此起彼伏。
日前，5位国外科学家在病毒学论坛“Virological”共同发布论文，对2019新型冠状病毒的基因组数据进行分析，指出2019新冠病毒不是实验室合成的，也不是一种被故意操纵的病毒。论文还未经过正式的同行评议。
这5位科学家中，包括美国哥伦比亚大学公共卫生学院感染与免疫中心主任、被誉为“病毒猎手”的伊恩·利普金。此外还有4位来自美国斯克里普斯研究所、英国爱丁堡大学、澳大利亚悉尼大学、美国杜兰大学的生物学或免疫学研究人员。
论文指出，与其他冠状病毒相比，2019新型冠状病毒的基因组存在两个显着特征。随后它从这两大特征入手，分析了为何2019新型冠状病毒不太可能来自实验室合成。
S蛋白与受体的结合方案，不同于人工预测
2019新型冠状病毒的第一个特征是，根据结构模型和早期生化实验，这种病毒似乎为了结合人类的ACE2受体而得到优化。
这里有必要科普一下，此前有研究发现，2019新型冠状病毒和SARS病毒都是通过刺突蛋白（S蛋白）与人体ACE2蛋白结合，介导病毒进入人体细胞。
中国医学科学院基础医学研究所副所长、北京协和医学院免疫学系副主任黄波介绍，S蛋白是位于冠状病毒表面的一种蛋白，放大后像钉子。ACE2则是位于人体肺部上皮细胞表面的一种蛋白。
“SARS冠状病毒和SARS相关冠状病毒S蛋白中的受体结合域（RBD）是病毒基因组中最容易变异的部分。这些受体结合域中的6个残基似乎对与人体ACE2受体结合以及确定宿主范围至关重要。”这些国外专家提出。
论文中说，2019新冠病毒S蛋白基因序列中486残基处的苯丙氨酸，与SARS病毒S蛋白基因序列中的L472相对应。在SARS细胞培养实验中，L472可以突变为苯丙氨酸。此前的研究预测，这是SARS的受体结合域与人体ACE2受体结合的最佳条件。然而，这种位置的苯丙氨酸也存在于蝙蝠身上一些类SARS冠状病毒中。
此外，2019新型冠状病毒受体结合域中的几个关键残基，与之前研究曾描述的与人体ACE2受体结合的最佳残基不一样。但最新研究却表明，2019新型冠状病毒与人体ACE2结合的亲和力很高。
这说明什么？“2019新型冠状病毒的S蛋白似乎是对人或类似人的ACE2的自然选择的结果，从而允许出现不同于预测的最佳结合方案。这有力地证明了2019新型冠状病毒不是基因工程的产物。”论文作者称。
S蛋白上的酶切位点，可以通过自然变异获得
2019新型冠状病毒的第二个特征是，在这种病毒具有高度变异性的S蛋白上，插入了12个核苷酸，而且存在一个可疑的酶切位点。
“通常情况下，存在这样的酶切位点被看作人工基因工程的痕迹。但是对禽流感病毒的研究发现，病毒在自然进化的过程中，也可以获得酶切位点。”南开大学生命科学院副教授高山的研究方向为生物信息学，他在接受科技日报记者采访时介绍。
上述论文提到，这种酶切位点，在病毒快速复制和传播的自然选择环境下，例如在高度密集的鸡群中，可以在禽流感病毒血凝素（HA）蛋白的两个亚基的接合处获得。流感病毒HA蛋白在细胞培养或动物体内反复强制传代后，也可以观察到酶切位点的获得。
论文提出，通过插入或重组而获得HA蛋白中的酶切位点，可将低致病性禽流感病毒转化为高致病性禽流感病毒。同样，新城疫病毒的一个无毒分离物在鸡的连续传代过程中，可以在其融合蛋白亚基的连接处逐渐获得一个酶切位点，从而变得高度致病。
“这意味着，一旦获得酶切位点，这些病毒相当于进行了一次升级，有可能提高其传染能力。”高山说。
与这篇国外专家的论文遥相呼应，早在1月27日，高山就与多位研究人员共同在中科院科技论文预发布平台ChinaXiv上提交研究发现：2019新型冠状病毒S蛋白可能存在弗林（Furin）蛋白酶切位点。
高山介绍，他们的研究发现，2019新型冠状病毒的S蛋白可能存在弗林蛋白酶切位点，从而导致它的感染机制不同于SARS等大部分β冠状病毒。由于感染机制的改变，2019新型冠状病毒获得了更高的进入细胞的效率，这可能是其传播能力大于SARS病毒的原因之一。
“我们还意外地发现，一些禽流感病毒可以通过突变获得弗林蛋白酶切位点，这说明自然突变可以引入弗林蛋白酶切位点。” 高山说。
O-聚糖结构的产生，通常需要免疫系统参与
“2019新型冠状病毒不太可能是通过实验室操作现有的SARS相关冠状病毒而出现的。如上所述，2019新型冠状病毒的受体结合域是针对人的ACE2受体结合而优化的，而且拥有高效的结合方案，这种结合方案与此前的预测是不同的。”这些国外专家说。
专家们指出，如果进行了基因操纵，人们可以预期，可用于β冠状病毒的几个反向遗传系统中的一个将被使用。然而，情况并非如此，因为遗传数据显示，2019新型冠状病毒并非来自任何先前使用的病毒主干。
这几位国外专家提出两种可能的情况来解释2019新型冠状病毒的起源：第一种是在人畜共患传染病转移之前，在非人类动物宿主中自然选择的结果；第二种是在人畜共患传染病转移之后，在人类中自然选择的结果。
那么，实验室到底有没有能力设计或合成病毒？“从技术上讲，是没有问题的。”高山告诉科技日报记者。
对此，这篇国外论文也进行了分析。“多年来，在世界各地的多个BSL-2（生物安全第二等级）实验室都进行了有关蝙蝠SARS样冠状病毒在细胞培养和/或动物模型中传代的基础研究。还记录了在BSL-2密闭环境下工作的实验室人员在实验室获得SARS病毒的实例。因此，我们必须考虑有意或无意释放2019新型冠状病毒的可能性。”论文称。
但专家们随后对这种可能性进行了质疑。
他们指出，通过细胞培养或动物传代产生2019新型冠状病毒，需要事先分离具有高度遗传相似性的前体病毒。随后产生的酶切位点需要在细胞培养中，或者具有与人类相似的ACE2受体的动物（如雪貂）中进行密集的传代程序。
然而，2019新型冠状病毒S蛋白由于存在酶切位点，导致酶切位点周围存在3个O-聚糖结构。“值得怀疑的是，O-聚糖结构的产生是否会发生在细胞培养过程中，因为这种突变通常意味着免疫系统的参与，而这种免疫系统在体外是不存在的。”这些国外专家称。
疫情当头，关于2019新冠病毒来自实验室泄露的传闻此起彼伏。
日前，5位国外科学家在病毒学论坛“Virological”共同发布论文，对2019新型冠状病毒的基因组数据进行分析，指出2019新冠病毒不是实验室合成的，也不是一种被故意操纵的病毒。论文还未经过正式的同行评议。
这5位科学家中，包括美国哥伦比亚大学公共卫生学院感染与免疫中心主任、被誉为“病毒猎手”的伊恩·利普金。此外还有4位来自美国斯克里普斯研究所、英国爱丁堡大学、澳大利亚悉尼大学、美国杜兰大学的生物学或免疫学研究人员。
论文指出，与其他冠状病毒相比，2019新型冠状病毒的基因组存在两个显着特征。随后它从这两大特征入手，分析了为何2019新型冠状病毒不太可能来自实验室合成。
S蛋白与受体的结合方案，不同于人工预测
2019新型冠状病毒的第一个特征是，根据结构模型和早期生化实验，这种病毒似乎为了结合人类的ACE2受体而得到优化。
这里有必要科普一下，此前有研究发现，2019新型冠状病毒和SARS病毒都是通过刺突蛋白（S蛋白）与人体ACE2蛋白结合，介导病毒进入人体细胞。
中国医学科学院基础医学研究所副所长、北京协和医学院免疫学系副主任黄波介绍，S蛋白是位于冠状病毒表面的一种蛋白，放大后像钉子。ACE2则是位于人体肺部上皮细胞表面的一种蛋白。
“SARS冠状病毒和SARS相关冠状病毒S蛋白中的受体结合域（RBD）是病毒基因组中最容易变异的部分。这些受体结合域中的6个残基似乎对与人体ACE2受体结合以及确定宿主范围至关重要。”这些国外专家提出。
论文中说，2019新冠病毒S蛋白基因序列中486残基处的苯丙氨酸，与SARS病毒S蛋白基因序列中的L472相对应。在SARS细胞培养实验中，L472可以突变为苯丙氨酸。此前的研究预测，这是SARS的受体结合域与人体ACE2受体结合的最佳条件。然而，这种位置的苯丙氨酸也存在于蝙蝠身上一些类SARS冠状病毒中。
此外，2019新型冠状病毒受体结合域中的几个关键残基，与之前研究曾描述的与人体ACE2受体结合的最佳残基不一样。但最新研究却表明，2019新型冠状病毒与人体ACE2结合的亲和力很高。
这说明什么？“2019新型冠状病毒的S蛋白似乎是对人或类似人的ACE2的自然选择的结果，从而允许出现不同于预测的最佳结合方案。这有力地证明了2019新型冠状病毒不是基因工程的产物。”论文作者称。
S蛋白上的酶切位点，可以通过自然变异获得
2019新型冠状病毒的第二个特征是，在这种病毒具有高度变异性的S蛋白上，插入了12个核苷酸，而且存在一个可疑的酶切位点。
“通常情况下，存在这样的酶切位点被看作人工基因工程的痕迹。但是对禽流感病毒的研究发现，病毒在自然进化的过程中，也可以获得酶切位点。”南开大学生命科学院副教授高山的研究方向为生物信息学，他在接受科技日报记者采访时介绍。
上述论文提到，这种酶切位点，在病毒快速复制和传播的自然选择环境下，例如在高度密集的鸡群中，可以在禽流感病毒血凝素（HA）蛋白的两个亚基的接合处获得。流感病毒HA蛋白在细胞培养或动物体内反复强制传代后，也可以观察到酶切位点的获得。
论文提出，通过插入或重组而获得HA蛋白中的酶切位点，可将低致病性禽流感病毒转化为高致病性禽流感病毒。同样，新城疫病毒的一个无毒分离物在鸡的连续传代过程中，可以在其融合蛋白亚基的连接处逐渐获得一个酶切位点，从而变得高度致病。
“这意味着，一旦获得酶切位点，这些病毒相当于进行了一次升级，有可能提高其传染能力。”高山说。
与这篇国外专家的论文遥相呼应，早在1月27日，高山就与多位研究人员共同在中科院科技论文预发布平台ChinaXiv上提交研究发现：2019新型冠状病毒S蛋白可能存在弗林（Furin）蛋白酶切位点。
高山介绍，他们的研究发现，2019新型冠状病毒的S蛋白可能存在弗林蛋白酶切位点，从而导致它的感染机制不同于SARS等大部分β冠状病毒。由于感染机制的改变，2019新型冠状病毒获得了更高的进入细胞的效率，这可能是其传播能力大于SARS病毒的原因之一。
“我们还意外地发现，一些禽流感病毒可以通过突变获得弗林蛋白酶切位点，这说明自然突变可以引入弗林蛋白酶切位点。” 高山说。
O-聚糖结构的产生，通常需要免疫系统参与
“2019新型冠状病毒不太可能是通过实验室操作现有的SARS相关冠状病毒而出现的。如上所述，2019新型冠状病毒的受体结合域是针对人的ACE2受体结合而优化的，而且拥有高效的结合方案，这种结合方案与此前的预测是不同的。”这些国外专家说。
专家们指出，如果进行了基因操纵，人们可以预期，可用于β冠状病毒的几个反向遗传系统中的一个将被使用。然而，情况并非如此，因为遗传数据显示，2019新型冠状病毒并非来自任何先前使用的病毒主干。
这几位国外专家提出两种可能的情况来解释2019新型冠状病毒的起源：第一种是在人畜共患传染病转移之前，在非人类动物宿主中自然选择的结果；第二种是在人畜共患传染病转移之后，在人类中自然选择的结果。
那么，实验室到底有没有能力设计或合成病毒？“从技术上讲，是没有问题的。”高山告诉科技日报记者。
对此，这篇国外论文也进行了分析。“多年来，在世界各地的多个BSL-2（生物安全第二等级）实验室都进行了有关蝙蝠SARS样冠状病毒在细胞培养和/或动物模型中传代的基础研究。还记录了在BSL-2密闭环境下工作的实验室人员在实验室获得SARS病毒的实例。因此，我们必须考虑有意或无意释放2019新型冠状病毒的可能性。”论文称。
但专家们随后对这种可能性进行了质疑。
他们指出，通过细胞培养或动物传代产生2019新型冠状病毒，需要事先分离具有高度遗传相似性的前体病毒。随后产生的酶切位点需要在细胞培养中，或者具有与人类相似的ACE2受体的动物（如雪貂）中进行密集的传代程序。
然而，2019新型冠状病毒S蛋白由于存在酶切位点，导致酶切位点周围存在3个O-聚糖结构。“值得怀疑的是，O-聚糖结构的产生是否会发生在细胞培养过程中，因为这种突变通常意味着免疫系统的参与，而这种免疫系统在体外是不存在的。”这些国外专家称。
