“最危险的人工病毒”
病毒学家争相改进病毒研究，引起公众安全担忧。
2014年10月17日下午，病毒学家拉尔夫·巴里克博士没有像往常一样来到他位于教堂山的北卡罗来纳实验室。他正在为周末女儿的婚礼做最后的准备。当时，他并不知道奥巴马政府担心使用非典、中东呼吸综合征、流感和其他病毒的实验室的功能转变会对公共健康造成潜在威胁。通过白宫科技政策办公室和美国卫生与公众服务部，它发布了一项禁令，宣布暂停对类似研究的资助，并要求相关领域的研究人员立即停止相关研究。在国家生物安全科学咨询委员会(NSABB)和国家科学院国家科学研究委员会(NRC)的专家对研究项目的风险和收益进行评估之前，该项目不能继续进行。
其中包括武汉病毒研究所的史博士的研究小组与拉尔夫·巴里克博士的合作项目:一个正在进行的针对蝙蝠传染性非典型肺炎样冠状病毒的基因重组项目。这个项目也使史博士和拉尔夫·巴里克博士在病毒研究领域因争议而成为热门人物。
事实上，科学界一直在争论关于改良病毒功能增益的研究。2011年，美国威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin-Madison)的日本病毒学教授YoshihiroKawaoka和荷兰伊拉斯谟医学中心(Erasmus Medical Center)的研究员RonFouchier分别利用基因技术对H5N1病毒进行了禽流感病毒改造实验，以研究病毒从人类免疫系统逃逸的机制。发现获得的病毒可以更容易地通过空气体在接近人类的哺乳动物雪貂之间传播。RonFouchier甚至将这种经过改造的病毒描述为“最危险的人工病毒之一”
河冈义雄原本计划在《自然》杂志上发表一篇论文，但国家生物安全委员会担心这些数据会落入恐怖分子手中，危及公共安全。批评家认为，如果具有较强传播能力的病毒被泄露，可能会给人类带来巨大的安全风险。为此，美国国家生物安全科学咨询委员会曾要求不要发表相关论文。世界卫生组织也举行了一次特别会议来举行一次特别讨论。相关研究暂时中止。然而，支持者认为这样的实验将有助于提高对禽流感病毒的理解，并有助于应对禽流感病毒可能的自然变异和进化。
经过多次讨论，杂志《自然》
图1。2012年，川冈义弘(左)和荣福吉耶(右)
当拉尔夫·巴里克博士周一回到实验室开始他的日常工作时，他被一封电子邮件震惊了。这是关于政府禁止病毒改造项目的通知。“我花了10秒钟才意识到我的大部分病毒研究都会受到影响并被关闭。”拉尔夫·巴里克回忆道。
早在2003年非典疫情爆发后，作为世界上研究非典和MERS病毒的权威机构，拉尔夫巴里克实验室与范德比尔特大学和美国陆军传染病医学研究所合作，开发了一套反向基因克隆平台，用于合成非典病毒的全基因序列。2013年MERS爆发时，Ralphbaric实验室是第一个用这种方法合成MERS病毒全长cDNA克隆的实验室，该技术也是后续重大病毒转化项目所依赖的核心平台。它最大的特点是只根据病毒的基因序列就可以人工构建病毒克隆。
这一先进技术也成为石团队与武汉病毒研究所合作的重要原因。
“病毒猎人”石和的团队一起合作创造了一种新病毒？
在接下来的一段时间里，拉尔夫·巴里克忙于与国家卫生研究院沟通，试图获得国家生物安全科学咨询委员会的批准，以完成正在进行的研究项目，包括他和史博士的研究团队正在进行的蝙蝠类非典冠状病毒基因重组项目。“国家卫生研究院后来批准了我们的合作项目。评委们的最终意见是，该项目没有禁令所禁止的病毒改造项目那么危险。”拉尔夫·巴里克回忆道。
然而，与预期相反的是，拉尔夫·巴里克和史研究小组在2015年《自然》杂志上发表的文章“郑立世、拉尔夫·巴里克等人(2015)发现一群像非典一样的循环中的batCoronaviruses显示出人类出现的潜力”仍然引起了很大的争议。
RalphBaric实验室通过其反向克隆平台，将石博士提供的中国菊头蝠类非典型肺炎冠状病毒SHC01CoV的穗蛋白与小鼠携带的非典型肺炎冠状病毒15骨架进行重组，创造出一种全新的冠状病毒。
这项研究中最有争议的一点是，尽管由菊头蝠携带的SHC014冠状病毒可以感染人类细胞，但它的毒性不足以导致疾病。在与能在小鼠中引起疾病的非典病毒嵌合后，新的重组病毒仍能感染人类细胞并引起疾病。
换句话说，如果蝙蝠携带重组新病毒，它们可以直接将病毒传播给人类，而不经过中间宿主，并导致人类感染和生病。结果公布后，科学界对功能性习得研究的反对意见有所加强。法国巴黎巴斯德研究所的病毒学家西蒙·韦恩·霍布森说，中国菊头蝠携带的SHC014冠状病毒对人类的危害有限，因为它不致病。新生产的重组冠状病毒SHC01MA15不仅毒性更强，而且在实验本身中也没有带来任何实质性的价值。一旦重组病毒从实验室泄漏，没有人能预测它的去向和可能的危害。
拉尔夫·巴里克认为，这个实验只是一个病毒重组事件的模拟，很有可能发生在自然界。尽管大多数蝙蝠携带的冠状病毒不能直接感染人类，但与携带能识别人类细胞结合蛋白ACE2的纤连蛋白的SHC014相似，如果它碰巧与携带有毒冠状病毒的骨架重组，新病毒将越过中间宿主的屏障，直接感染人类，构成严重的公共健康威胁。
2016年雷兹韦可能测试冠状病毒
美国政府秘密重启两项病毒转化研究计划
政府资金的中断并没有阻止RalphBaric对冠状病毒研究的信心，他仍在积极寻找可能的合作伙伴来继续相关的实验。2016年，总部位于加州的制药公司GileadSciences与美国陆军传染病治疗和发展中心医学研究所联手。治疗发展中心、疾病控制和预防中心以及波士顿大学医学院的研究人员联合开发了一种名为GS-5734的小分子药物，来对抗埃博拉病毒。这种新药也是特殊的药物ridecvir，在新的冠状病毒流行(COVID-19)中是众所周知的。
2017年，美国疾病预防控制中心和吉利公司的研究人员共同发现，该药物对多种单链核糖核酸病毒具有良好的抗病毒效果，包括丝状病毒、肺炎病毒和副粘病毒。冠状病毒，包括非典和MERS病毒，作为单链RNA病毒，自然在潜在的测试名单上。因此，拉尔夫·巴里克通过北卡罗来纳大学和范德比尔特大学开始与吉利制药公司合作，证明雷莫司韦对小鼠冠状病毒具有广谱抗病毒特性。最终的研究结果发表在2017年6月的《科学转换医学》杂志上。
随后，拉尔夫·巴里克与范德比尔特大学、德克萨斯大学医学院和吉利公司一起，在美国国家过敏和传染病研究所的资助下，投资600万美元，测试雷得昔韦对新的人畜共患病毒如冠状病毒的抗病毒效果。
图2。拉尔夫·巴里克(左)在北卡罗来纳实验室工作，史(右)早年在澳大利亚实验室工作。
史研究团队为何选择与美国全球预测项目合作
在国内病毒领域，石博士是我国新病毒研究领域的顶级专家，现任中国科学院武汉病毒研究所新传染病中心主任、武汉国家生物安全四级实验室(P4)副主任、生物安全三级实验室主任、生物安全工作委员会主任、新病毒学科组组长、中国科学院武汉病毒研究所博士生导师。
石博士长期从事新病毒病原学研究，在病毒分离鉴定、病毒遗传进化、病毒检测技术、病毒分子流行病学、野生动物传播病毒病原学、分子流行病学和病毒感染机制等方面具有丰富的研究经验。
自2004年以来，她一直从事蝙蝠病毒等野生动物的研究，主要研究蝙蝠携带的与人和动物健康相关的新型传染性病毒的分子流行病学，如非典冠状病毒、尼帕病毒、埃博拉病毒、汉坦病毒以及跨物种感染的分子机制。他的研究小组于2004年首次尝试从广东和广西的果蝠中提取与非典相关的病毒，但在八个月内没有发现任何结果。因此，他们改变了策略，对感染了非典病毒的蝙蝠群体进行了非典病毒抗体测试。最后，在广西和湖北的三种菊头蝠中发现了抗非典病毒的抗体，并在三种蝙蝠中检测到了多种不同基因型和高度相似的非典样冠状病毒，证明了蝙蝠是非典样冠状病毒的天然宿主，为非典病毒的动物来源提供了有力的证据。
这一里程碑式的工作是由澳大利亚联邦科学和工业研究组织(CSIRO)畜牧动物安全实验室研究员、杜克-新加坡国立大学医学院教授、澳大利亚技术、科学和工程研究所院士、王林发团队、澳大利亚昆士兰州农业和渔业部的克雷格·史密斯和休姆菲尔德博士以及国际医学保护联盟执行主任石李政博士完成的。生态健康联盟现任首席执行官彼得·达扎克博士共同完成了这项研究。这项研究随后发表在2005年的《科学》杂志上，确立了李政在新兴病毒领域的地位。
随着研究的进展，石博士逐渐认识到追踪新的动物源性病毒的来源以寻找其自然宿主的重要性。后来，她带领她的研究团队覆盖了中国的28个省、市和自治区，试图收集偏远洞穴中蝙蝠携带的不同种类的冠状病毒，希望找到非典病毒的来源。
美国已经从中国蝙蝠和人体中提取了数万份病毒样本？
2011年，石博士的研究团队与美国国际开发署(USAID)资助的非营利组织生态健康联盟(EcoHealthAlliance)合作，最终通过中国前病原体发现项目，找到了一个距离昆明60公里的秘密洞穴。从菊头蝠粪便中分离到一种与非典病毒高度同源的蝙蝠非典样冠状病毒。这项研究工作随后于2013年与美国生态健康联盟首席执行官彼得·达扎克博士、加州大学戴维斯分校教授琼纳玛泽特以及其他研究团队共同发表在《自然》杂志上，首次证明了中国菊头蝠是非典病毒的天然宿主。
图3。庆祝2005年科学论文发表，(左)施(中)，彼得·达扎克(右)
随后，石的团队对云南的洞穴进行了长达五年的连续监测，每年采集两次样本，将样本与几种不同的病毒种类进行比较，包括冠状病毒科、副粘病毒科、丝状病毒科、黄病毒科和正粘病毒科，并通过DNA凝胶电泳进一步确认。
然后，研究人员将把扩增的DNA样本送到德国或美国的样本中心，进行进一步的测序和鉴定，以确定该病毒是否含有潜在的毒性。
最后，样本中心将样本的基因序列和基因注释返回给武汉病毒研究所。
好事多磨。石博士的研究小组最终在洞穴中发现了10多种具有不同类型和不同基因序列相似性的类非典冠状病毒。传染性非典型肺炎病毒所含的基因成分在这些病毒中有所反映，并能以人、灵猫和中国马蹄蝠的ACE2作为其功能受体，感染人、猪、猴和蝙蝠的各种细胞。随后的生物信息学分析也证实了非典病毒是由几种蝙蝠非典样冠状病毒重组的。这项研究发表在2017年的《公共科学图书馆》杂志上。
图4。石的研究小组在洞穴中捕捉蝙蝠，在野外捕捉蝙蝠并处理样本
寻找蝙蝠可能在偏远洞穴携带的病毒并不是不寻常的举动。生态健康联盟自2010年以来一直与石博士和武汉病毒研究所合作，在世界各地都有类似的研究项目。
生态健康联盟是由美国国际开发署直接资助的非营利研究组织。它成立于1971年，总部设在纽约。2008年，由彼得达扎克博士领导的生态健康联盟在《自然》杂志上发表了一篇论文。它首先提出了“全球疾病热点地图”的概念，并首次描述了世界上受新发传染病威胁最大的几个地区。随后，它与美国国际开发署合作，在全球疾病热点地区大力发展预测项目。该项目是美国国际开发署资助的紧急和潜在威胁项目的一部分。作为中国新发传染病领域的专家，石博士通过该计划与生态健康联盟开展了病毒收集合作。出于预防和监测新传染病病毒的相同研究理念，双方的合作一拍即合。
图5。1940-2004年全球新发传染病来源图
新的传染病威胁计划旨在整合动物学和人类健康专家，帮助发展中国家处理传染病的早期检测、实验室诊断和传染病的快速反应，并减少传染病对该地区和国际社会的污染和危害。新出现的传染病威胁计划包括四个项目:预测、预防、识别和应对。作为最重要的一个，预测是在2009年由美国国际开发署通过其合作伙伴，加州大学戴维斯分校，生态健康联盟发起的。代谢物公司(前全球病毒预测公司)、史密森尼学会、野生动物保护协会以及哥伦比亚大学和哈佛大学的技术支持与亚洲、非洲和南美洲的35个国家合作，向发展中国家的技术人员提供培训和技术支持，并监测和警告可能导致流行病和与野生动物有密切接触的人的病毒。
预测项目的最终目标是建立一个全球协同病毒监测系统，以监测可能导致大规模流行病的病毒爆发，并及时确定来源类型。与传统的监测方法不同，预测并不关注病毒可能爆发的地方，如医院。相反，它后退了一步，希望用生态学的方法来理解病毒是如何与生态系统中的各种动物和人类相互作用的，这些动物和人类不断地扩大它们的边界来抵御地球，它们是如何与人类共存并逐渐进入人类的生态链的。
预测项目的研究团队位于全球31个合作国家。它对动物和人类密切接触的一些热点和关键领域进行现场调查。它建立了一个由当地情报人员组成的监测网络，以监督当地主要的游戏市场和农贸市场，并报告市场上发现的非法野生动物贩运和异常交易活动。研究人员还对热点地区可能存在的病毒进行预防性提取。记录新发现的病毒，监测当地病毒的类型，评估病毒的潜在危害，研究可能的应对方法，并对可能的爆发发出预警。
图6。美国国际开发署新兴传染病威胁计划关注国家分布图
图7。生态健康联盟启动与当地研究机构的全球合作
根据预测项目发布的数据，从2008年4月至2018年9月，预测项目在中国共收集了388批冠状病毒，并对来自蝙蝠、小鼠和人体的8680份病毒样本进行了监测和预警，其中238批样本用于预测1项目，4874份样本用于预测2项目，150批样本和3806份样本用于预测2项目。以及241批预测1和预测2项目的样本测试结果。据统计，至少有10，000种左右的动物和人类病毒被运送到美国的实验室。
该实验室给出的结果是，大多数监测结果表明“目前没有证据表明该病毒样本可能对人类健康构成潜在威胁”。2011年，检测到1株非典样冠状病毒HKU3和1株非典相关冠状病毒RsSHC014，2013年，检测到1株β冠状病毒PROPECT-CoV-57和1株温带蝙蝠β冠状病毒。预测项目为可能的疫情提供了早期预警。
RsSHC014冠状病毒是石研究组2005年在《科学》杂志上发表的三种新发现的SARS样冠状病毒之一。这也是2015年合作论文中用于构建嵌合体病毒的病毒材料之一，该论文将在史研究小组和北卡罗来纳的拉尔夫·巴里克教授之间引起争议。当时，该预测项目对该病毒发出警告，称其为“这是一种最近报道的在中国鼻蝠身上发现的乙型非典样冠状病毒RsSHC014 (Genbank访问号KC881005)。这种病毒比以前鉴定的所有蝙蝠冠状病毒更接近于非典病毒，特别是其纤维连接蛋白的受体结合域。
葛等在文章(doi:10.1038/nature12711)中对该病毒进行了全面分析，该病毒对人类健康具有潜在的重大威胁。2020年2月，美国病毒学家奥利瓦尔在收集的数千个中国蝙蝠样本中透露了他惊人的发现:“我们总共发现了大约400种新的冠状病毒。这意味着有400种候选病毒可能导致爆发。“坦率地说，携带新冠状病毒的蝙蝠可能会直接感染人类。
图8: (1)中国预测项目样本监测网络
(二)中国提取样品预测项目分析报告
中国疾病预防控制中心主任高福与许多国家的病毒学家联合发起了“全球病毒基因组计划”。
在中国开展“预测”项目的10年中，云南、广西、广东等地的石博士等病毒学研究团队收集了大量与蝙蝠相关的样本，并对可能与该地区野生动物有密切接触的村民进行了样本采集和血清学诊断。通过预测项目对提取的病毒进行了鉴定和分类，监测了病毒的发展趋势，发现了病毒的传播途径，并防止了人类感染蝙蝠的发生。
诚然，预测项目的结论是科学界的巨大损失。在其10年的运作中，预测项目在全球共收集了100，000多份样本，确定了1，000多种新病毒，包括一种新的埃博拉病毒，并在亚洲、非洲和拉丁美洲的发展中国家培训了大量健康安全和传染病防护人员。
图9。(左上)研究人员在广东加工蝙蝠样本
(右上)研究人员在云南的洞穴中寻找可能携带病毒的蝙蝠
(2)研究人员调查了广西桂林漓江七星洞的地面条件
到目前为止，预测项目已经完成了两个阶段。第一阶段是从2009年到2014年，称为预测1，从2015年到2019年是预测2。总支出已超过2亿美元。自2011年以来，仅生态健康联盟的一个合作组织就获得了超过7400万美元的财政拨款，2018年达到1500万美元。然而，特朗普总统上台后，外交和对外援助预算大幅削减。美国国务院和美国国际开发署的年度预算从2017年的549亿美元下降到2018年的376亿美元和2019年的393亿美元。因此，美国国际开发署2019年年度预算减少了33%，至168亿美元。
2019年10月，美国政府最终宣布完全关闭预测项目。美国国际开发署国际卫生、安全和发展部主任丹尼斯·卡罗尔博士说，规避风险的官僚作风是导致这一结果的主要原因之一:“美国国际开发署更倾向于通过相对成熟的项目，如疟疾蚊帐，向发展中国家提供经济援助。相比之下，预测项目更像是一个科学项目。
图10。生态健康联盟2018年财务报表
面对人类和病毒之间如此巨大的全球战争，预测项目为人类提供了一个非常好的例子和思考方式。2018年，DennisCarroll博士、PeterDaszak博士、JonnaMazet博士和中国疾病控制与预防中心主任高福博士等发起了一个更具雄心的全球病毒学项目，试图识别自然界中对人类健康构成威胁的所有病毒，以便及时应对可能的疫情。
根据全球项目总监、加州大学戴维斯分校教授乔纳森·马塞特的估计，完成整个项目的总成本可能高达34亿美元。自然界中存在着数十万种病毒。如果我们能够从自然界中提取这些病毒，预先对它们进行分类和处理，研究这些病毒的发病机理，监测野生市场和经常接触野生动物的人，监测可能发生疫情的地方(如医院)的综合症，并为病人和特定疾病的病人数量建立预警机制，我们可能会比现在更好地做好准备，迎接下一场大流行病的到来。
随着生态系统中人类生存空的逐渐扩大，人与动物之间的接触将更加频繁，新的人畜共患传染病的风险也将增加。由于全球化进程的发展，未来未知的高传染性新传染病将成为全球性问题，需要全球公共卫生系统的协调监测，加强早期发现的准确性，实现快速反应和及时防控。另一方面，我们还需要更多地关注相关病毒学研究课题，开发合成生物学和生物信息学领域的关键技术，培养技术和防护人才，努力将未来新疾病可能带来的风险和影响降至最低。
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