Gain-of-Function: «Запретить нельзя продолжить»

 

Многие, кто впервые слышит о вышеописанных исследованиях, задаются резонным вопросом: «А нафига?» Зачем учёные создают химерные вирусы-убийцы? Политкорректный ответ: для разработки превентивной защиты (вакцин и препаратов) от возможных природных химер и для понимания рисков их возникновения. Вот, собственно, что сами Барик и Ши Чжэнли с соавторами писали на эту тему в той самой статье 2015 года:

В дополнение к подготовке против будущих появляющихся вирусов, этот подход должен быть рассмотрен в контексте предписанной правительством США паузы в исследованиях усиления функции (GOF). На основании предыдущих моделей (Fig. 4a, b) создание химерных вирусов, таких как SHC014-MA15, не ожидалось, что увеличится его патогенность. Хотя SHC014-MA15 аттенуирован по сравнению с его родительским мышиноадаптированным SARS-CoV, аналогичные исследования, изучавщие патогенность CoV с шипом Urbani дикого типа в основе MA15, не показали потери веса у мышей, показали сниженную репликацию вируса. Таким образом, по отношению к шиповидному белку Urbani-MA15 CoV, SHC014-MA15 демонстрирует усиление патогенеза (рис. 1). На основании этих результатов надзорные научные комитеты могут посчитать подобные исследования с созданием химерных вирусов, основанных на циркулирующих штаммах, слишком рискованными, поскольку нельзя исключать повышение патогенности в млекопитающих. В сочетании с ограничениями на адаптированные к мышам штаммы и разработкой моноклональных антител с использованием побочных мутантов, исследования появления новых коронавирусов и терапевтической эффективности могут быть серьезно ограничены в будущем. Вместе эти данные и ограничения представляют собой перекресток озабоченности GOF; потенциал для подготовки к будущим вспышкам и смягчения их последствий должен быть сопоставлен с риском создания более опасных патогенных микроорганизмов. При разработке политики в будущем важно учитывать ценность данных, полученных в результате этих исследований, и то, заслуживают ли эти типы исследований химерных вирусов продолжения в сравнении с присущими им рисками.

Исходный текст

In addition to offering preparation against future emerging viruses, this approach must be considered in the context of the US government–mandated pause on gain-of-function (GOF) studies. On the basis of previous models of emergence (Fig. 4a,b), the creation of chimeric viruses such as SHC014-MA15 was not expected to increase pathogenicity. Although SHC014-MA15 is attenuated relative to its parental mouse-adapted SARS-CoV, similar studies examining the pathogenicity of CoVs with the wild-type Urbani spike within the MA15 backbone showed no weight loss in mice and reduced viral replication. Thus, relative to the Urbani spike–MA15 CoV, SHC014-MA15 shows a gain in pathogenesis (Fig. 1). On the basis of these findings, scientific review panels may deem similar studies building chimeric viruses based on circulating strains too risky to pursue, as increased pathogenicity in mammalian models cannot be excluded. Coupled with restrictions on mouse-adapted strains and the development of monoclonal antibodies using escape mutants, research into CoV emergence and therapeutic efficacy may be severely limited moving forward. Together, these data and restrictions represent a crossroads of GOF research concerns; the potential to prepare for and mitigate future outbreaks must be weighed against the risk of creating more dangerous pathogens. In developing policies moving forward, it is important to consider the value of the data generated by these studies and whether these types of chimeric virus studies warrant further investigation versus the inherent risks involved.

Были ли эти слова пророческими? В конце 2014-го года США ввели мораторий на государственное финансирование таких gain-of-function исследований, но почти сразу (в 2017-ом) отменили. А в Китае никакого моратория на такие исследования не вводили, а даже наоборот открывали новые «супер(без)опасные лаборатории» уровня BSL-4, как в 2017 году в Ухане:

 

На всякий случай, поясню, что до 2017 года лаборатория в Уханьском институте вирусологии была класса BSL-3, которого было достаточно для работы с коронавирусами. Приведу пару цитат из вышеприведённой заметки о создании уханьской BSL-4 лаборатории:

В планах на будущее — изучение патогена, вызывающего атипичную пневмонию, для которого также не требуется лаборатория BSL-4, прежде чем перейти к изучению вируса Эбола и западноафриканского вируса Ласса. Около миллиона китайцев работают в Африке; страна должна быть готова к любой ситуации, говорит Юань. «Вирусы не знают границ».

…

План по расширению сети усиливает такие опасения. Одна лаборатория BSL-4 в Харбине уже ожидает аккредитации; следующие две, как ожидают, будут в Пекине и Куньмине, последняя сосредоточился на использовании обезьян для изучения болезней.

Лина говорит, что размер Китая оправдывает такой размах, и что возможность объединить исследования BSL-4 с обилием исследовательских обезьян — китайские исследователи сталкиваются с гораздо меньшим количеством бюрократических проволочек, чем на Западе, когда дело доходит до исследований на приматах — может быть мощной. «Если вы хотите протестировать вакцины или противовирусные препараты, вам нужна модель приматов, отличных от человека», — говорит Лина.

Но Эбрайт не убежден в необходимости более одной лаборатории BSL-4 в материковом Китае. Он подозревает, что расширение там является реакцией на сети лабораторий в Соединенных Штатах и Европе, что, по его словам, также неоправданно. Он добавляет, что правительства будут предполагать, что такая избыточная мощность предназначена для потенциального развития биологического оружия.

«Эти объекты по своей сути предназначены для двойного использования», — говорит он. Перспектива расширения возможностей для введения обезьянам патогенных микроорганизмов также беспокоит, а не вдохновляет его: «Они могут бегать, они могут царапать, они могут кусать».

Треван говорит, что инвестиции Китая в лабораторию BSL-4 могут, прежде всего, стать способом доказать миру, что страна конкурентоспособна. «Это большой статусный символ в биологии, — говорит он, — вне зависимости от того, нужны они или нет».

Исходный текст

Future plans include studying the pathogen that causes SARS, which also doesn’t require a BSL-4 lab, before moving on to Ebola and the West African Lassa virus, which do. Some one million Chinese people work in Africa; the country needs to be ready for any eventuality, says Yuan. “Viruses don’t know borders.”

…

The plan to expand into a network heightens such concerns. One BSL-4 lab in Harbin is already awaiting accreditation; the next two are expected to be in Beijing and Kunming, the latter focused on using monkey models to study disease.

Lina says that China’s size justifies this scale, and that the opportunity to combine BSL-4 research with an abundance of research monkeys — Chinese researchers face less red tape than those in the West when it comes to research on primates — could be powerful. “If you want to test vaccines or antivirals, you need a non-human primate model,” says Lina.

But Ebright is not convinced of the need for more than one BSL-4 lab in mainland China. He suspects that the expansion there is a reaction to the networks in the United States and Europe, which he says are also unwarranted. He adds that governments will assume that such excess capacity is for the potential development of bioweapons.

“These facilities are inherently dual use,” he says. The prospect of ramping up opportunities to inject monkeys with pathogens also worries, rather than excites, him: “They can run, they can scratch, they can bite.”

Trevan says China’s investment in a BSL-4 lab may, above all, be a way to prove to the world that the nation is competitive. “It is a big status symbol in biology,” he says, “whether it’s a need or not.”

Интересно, что помимо Уханя, новую BSL-4 лабораторию планировали открыть в Куньмине, причём с прицелом на тестирование вакцин на приматах. Куньмин, напомню, это столица Юньнани. Именно в близлежащих пещерах Ши Чжэнли обнаружила те самые штаммы Rs3367 и RsSHC014. Кстати, тестирование на приматах упоминалось в качестве возможных дальнейших шагов для разработки превентивных вакцин против потенциальных будущих вспышек коронавируса в «той самой» (сколько раз я её уже так назвал?) статье Барика и Ши Чжэнли:

Тем не менее, требуется дальнейшее тестирование на нечеловеческих приматах, чтобы перевести эти находки в патогенный потенциал у людей. Важно отметить, что недостаток доступных терапевтических средств определяет критическую необходимость дальнейшего изучения и разработки методов лечения. Обладая этими знаниями, можно разработать программы эпиднадзора, диагностические реагенты и эффективные методы лечения, которые могут защитить от появления коронавирусов, специфичных для группы 2b, таких как SHC014, и могут применяться к другим коронавирусным ветвям, которые поддерживают аналогичные гетерогенные пулы.

Исходный текст

However, further testing in nonhuman primates is required to translate these finding into pathogenic potential in humans. Importantly, the failure of available therapeutics defines a critical need for further study and for the development of treatments. With this knowledge, surveillance programs, diagnostic reagents and effective treatments can be produced that are protective against the emergence of group 2b–specific CoVs, such as SHC014, and these can be applied to other CoV branches that maintain similarly heterogeneous pools.

Вполне возможно, что к 2019 году создание и тестирование потенциальных вакцин от различных SARS-like коронавирусов уже шло полным ходом.

О сколько эпидемий чудных готовит просвещенья дух…

 

Ну что ж, давайте уже рассмотрим версию о лабораторной утечке. Для начала приведу краткую историческую справку о других утечках. Потому что побеги вирусов из лабораторий в прошлом случались неоднократно. В первую очередь, того же SARS-CoV: впервые он сбежал летом 2003 года в Сингапуре, потом в декабре 2003 на Тайване, а весной 2004 в дважды утекал в Пекине.

Были тревожные звоночки и в Европе и США, хотя там обошлось без заражений. Например, во Франции лаборатория как-то потеряла пробирки с SARS-ом, а в США BSL-4 лаборатория в Техасе недосчитались пробирки с вирусом венесуэльской геморрагической лихорадки:

Только один ученый работал с вирусом, и Рейес сказал, что лаборатория подозревает, что ученый случайно выбросил пробирку в ноябре.

…

В Галвестонской биолаборатории самые строгие меры безопасности, потому что она изучает материалы уровня биологической безопасности BSL-4, то есть опасные инфекционные заболевания, которые не имеют вакцин или лекарств. Материалы BSL-4 включают Guanarito, Эболу и оспу.

Исходный текст

Only one scientist worked with the virus, and Reyes said the lab suspects that scientist accidentally threw the vial away in November.

…

Galveston biolab requires the most stringent safety measures because it studies biosafetly level BSL-4 materials, or dangerous infectious diseases that have no vaccines or cures. BSL-4 materials include Guanarito, Ebola and smallpox.

История знает и другие, куда более широкомасштабные утечки. Например, «воскрешение» вируса гриппа H1N1 в 1977 году, который до этого считался исчезнувшим. Да, это вирус той самой «испанки»:

Вирусы человеческого гриппа H1N1 появились с пандемией 1918 года и сохранялись, накапливая небольшие изменения в геноме (с серьезными изменениями в 1947 году), пока в 1957 году не появился «азиатский» грипп H2N2, вызвавший всемирную пандемию. Вирус гриппа H1N1, по-видимому, вымер, и не выделялся в течение 20 лет. В 1969 году вирус H3N2 в Гонконге заменил вирус H2N2 и продолжает циркулировать.

В сентябре 1977 г. вирус гриппа H1N1 был выделен из больных в дальневосточном регионе Советского Союза, а в начале 1978 г. китайцы сообщили, что в мае 1977 г. они выделили вирус H1N1 на северо-востоке Китая, в регионе, прилегающем к месту советской вспышки. Используя ранние генетические инструменты, доступные в то время, было обнаружено, что вирус H1N1 1977 года тесно связан с вирусами человеческого гриппа H1N1, циркулировавшими в 1949–1950 годах, но не с теми, которые циркулировали раньше или позже.

…

Только начиная с 2009–2010 гг. в научных работах стало прямо указываться, что появление гриппа H1N1 в 1977 году было лабораторной утечкой: «Наиболее известный случай утечки лабораторного штамма — это вновь возникший вирус гриппа A H1N1, который впервые был обнаружен в Китае в мае 1977 года и вскоре после этого в России».

…

Предположение о том, что утечка 1977 г. могла быть связана с исследованиями вакцин против H1N1, подтверждается наблюдением, что в начальных вспышках в Китае девять из десяти вирусных изолятов выражали «температурную чувствительность» (Kung 1978). Чувствительность к температуре, как правило, необычная черта, но в 1970-х годах она была (и всё ещё остается) фундаментальной чертой для создания ослабленных живых вакцин против гриппа. Чувствительность к температуре обычно возникает только после серии существенных лабораторных манипуляций и отборов.

Интересно, что дальнейшие исследования показали, что циркулирующие штаммы в 1977–78 гг. часто состояли из смешанных температурно-чувствительных и нормальных компонентов, и что чувствительность к температуре, по-видимому, быстро исчезла из штамма H1N1 после 1978 г. Утечка штамма H1N1, проходящего лабораторное ослабление путём создания чувствительных к температуре мутантов, могла обеспечить как раз такую смешанную популяцию. В 1976–77 годах лабораторный персонал младше 20 лет не был знаком со штаммами гриппа H1N1 до 1957, поэтому мог быть подвержен инфицированию в лаборатории. Низкая тяжесть пандемии 1977 года может быть отчасти обусловлена чувствительностью вируса к температуре, что ограничивает репликацию вируса в легочных тканях.

Исходный текст

Human influenza H1N1 viruses appeared with the 1918 pandemic, and persisted, slowing accumulating small changes in its genome (with a major change in 1947), until the H2N2 “Asian” flu appeared in 1957, causing a worldwide pandemic. H1N1 influenza virus then apparently became extinct, and was not isolated for 20 years. In 1969 the “Hong Kong” H3N2 virus replaced the H2N2 virus, and is still circulating.

In September 1977 an H1N1 influenza virus was isolated from human infections in the Far East region of the Soviet Union, and in early 1978 the Chinese reported they had isolated H1N1 virus in May of 1977 in northeast China adjacent to the Soviet outbreak. Using the early genetic tools available at the time, the 1977 H1N1 virus was found to be closely related to H1N1 human influenza viruses circulating in 1949–1950, but not to those circulating earlier or later.

…

Only since 2009–2010 did major papers begin to state directly the 1977 emergence of H1N1 influenza was a laboratory related release: “The most famous case of a released laboratory strain is the re-emergent H1N1 influenza A virus which was first observed in China in May of 1977 and in Russia shortly thereafter.”

…

The speculation that the 1977 release may have been related to H1N1 vaccine research is supported by the observation that in the initial outbreaks in China, nine of the ten viral isolates expressed “temperature sensitivity” (Kung 1978). Temperature sensitivity normally an uncommon trait, but one that was in the 1970s (and still is) a fundamental trait for making live attenuated influenza vaccines. Temperature sensitivity generally occurs only after a series of substantial laboratory manipulations and selections.

Interestingly, further investigation indicated the circulating strains in 1977–78 were often comprised of mixed temperature-sensitive and normal components, and that temperature sensitivity apparently disappeared from the post-1978 H1N1 lineage rapidly. Escape of a mid-protocol population of H1N1 virus undergoing laboratory selection for temperature sensitive mutants would provide such a mixed population. In 1976–77 laboratory personnel in their late teens or early 20s would not have been exposed to pre-1957 H1N1 influenza viruses, and been susceptible to laboratory infections. The low severity of the 1977 pandemic might be in part due to the temperature sensitivity of the virus, a trait that limits virus replication in pulmonary tissues.

Похоже, создание температурно-чувствительных вирусных мутантов для разработки потенциальных «ослабленных» вакцин было широко распространено в конце ХХ века. Если помните, в 1990-м Барик тоже экспериментировал с созданием температурно-чувствительных штаммов.

Могло ли что-то подобное стать причиной коронавирусной пандемии 2019-го? Почему нет? Тут возможно несколько вариантов — от разработки потенциальной вакцины до просто исследовательских работ по лабораторной рекомбинации летучемышиного и панголиньего вирусов. Какой-нибудь особо амбициозный исследователь мог даже просто по личной инициативе решить объединить две «модные темы» — добавление фуринового сайта и пересадку RBM из штамма одного вида (панголины) в другой (летучие мыши), чтобы потом, подтвердив повышенную вирулентность новой химерной конструкции, выпустить очередную грозную статью о том, какая опасность поджидает человечество в юньнаньских пещерах или на мокрых рынках. А если ещё и вакцину против такого опасного штамма удалось бы превентивно создать, то почёт и уважение такому исследователю были бы гарантированы.

Утверждаю ли я, что так всё и было? Конечно же, нет. Потому что на сегодняшний день доказательства такого сценария отсутствуют. Есть только череда странных совпадений — например, что вспышка юньнаньского коронавируса произошла за тысячи километров от Юньнани именно на том рынке, который ближе всего к Уханьскому институту вирусологии. А может, и не на рынке, так как из первых 4-х заболевших пациентов, трое на рынке не бывали. Ну и совпадения по структурным особенностям генома вируса, которые напоминают те манипуляции, которые вирусологи не раз проводили с такими вирусами в лаборатории. Но совпадения — это ещё не доказательства.

Более того, совпадения случаются, и, конечно же, в природе такой штамм тоже вполне мог возникнуть. Пока не очень ясно как именно — для этого летучемышиный и панголиний штаммы должны были встретиться в одной клетке (клетке чьего-то организма, а не металлической), причём в Ухане, так как вспышка произошла именно там (иначе мы бы видели другие очаги Ковида по пути следования первого зооносителя в Ухань). С учётом того, что летучие мыши на уханьском рынке не продавались, и вообще в это время года в спячке, такой вариант всё ещё остаётся неразгаданной тайной.

Кстати, совсем недавно появилась новость, что в 2018-ом году американские специалисты проводили инспекцию Уханьского института вирусологи, и даже общались с Ши Чжэнли. Результатом их «экскурсии» стали две дипломатических телеграммы в Вашингтон, в которых они отметили ряд слабых мест в обеспечении безопасности лаборатории:

Источники, знакомые с телеграммами, сказали, что они должны были поднять тревогу по поводу серьезных проблем безопасности в лаборатории WIV, особенно в отношении её работы с коронавирусами летучих мышей. Сотрудники посольства призывали к тому, чтобы США уделяли больше внимания этой лаборатории и оказывали ей дополнительную поддержку.

…

«Во время взаимодействия с учеными из лаборатории WIV они отметили, что в новой лаборатории существует серьезная нехватка надлежащим образом подготовленных технических специалистов и исследователей, необходимых для безопасной эксплуатации этой лаборатории с высоким уровнем защиты», — говорится в телеграмме от 19 января 2018 года, которую подготовили два сотрудника отдела охраны окружающей среды, науки и здравоохранения посольства, лично встречавшиеся с учеными из WIV. (Государственный департамент отказался комментировать эту и другие детали истории.)

Китайские исследователи в WIV получали помощь от Галвестонской Национальной лаборатории в Медицинском отделении Университета Техаса и других организаций в США, но китайцы обратились за дополнительной помощью. В телеграммах утверждается, что Соединенные Штаты должны оказать дальнейшую поддержку лаборатории в Ухане, главным образом потому, что их исследование коронавирусов летучих мышей было важным, но также и опасным.

Исходный текст

Sources familiar with the cables said they were meant to sound an alarm about the grave safety concerns at the WIV lab, especially regarding its work with bat coronaviruses. The embassy officials were calling for more U.S. attention to this lab and more support for it, to help it fix its problems.

…

“During interactions with scientists at the WIV laboratory, they noted the new lab has a serious shortage of appropriately trained technicians and investigators needed to safely operate this high-containment laboratory,” states the Jan. 19, 2018, cable, which was drafted by two officials from the embassy’s environment, science and health sections who met with the WIV scientists. (The State Department declined to comment on this and other details of the story.)

The Chinese researchers at WIV were receiving assistance from the Galveston National Laboratory at the University of Texas Medical Branch and other U.S. organizations, but the Chinese requested additional help. The cables argued that the United States should give the Wuhan lab further support, mainly because its research on bat coronaviruses was important but also dangerous.

Забавно, что уханьцам помогала та самая техасская лаборатория в Галвестоне, которая в своё время сама потеряла пробирку с венесуэльским вирусом. Причём помогала она не только на словах, там действительно проходили обучение уханьские специалисты, о чём даже писал «уханьский вестник» (правда, сейчас публикацию с сайта удалили, но на вебархиве она пока доступна):

 

Последний штрих к семейному портрету лабораторных утечек: в ноябре 2019-го в Ланьчжоу сразу в двух исследовательских центрах произошла вспышка бруцеллёза (бактериальной инфекции), поразившая более 100 работавших там исследователей.