中美科學家給出實錘依據：新冠病毒非人工合成

文章來源: 科技日報 2020-02-24 

日前，5位科學家在病毒學論壇“Virological”共同發布論文，對2019新型冠狀病毒的基因組數據進行分析，指出2019新型冠狀病毒不是實驗室合成的，也不是一種被故意操縱的病毒。目前，論文還未經過正式的同行評議。

這5位科學家包括美國哥倫比亞大學公共衛生學院感染與免疫中心主任、被譽為“病毒獵手”的伊恩·利普金。此外還有4位來自美國斯克里普斯研究所、英國愛丁堡大學、澳大利亞悉尼大學、美國杜蘭大學的生物學或免疫學研究人員。

論文指出，與其他冠狀病毒相比，2019新型冠狀病毒的基因組存在兩個顯着特徵。隨後文章從這兩大特徵入手，分析了為何2019新型冠狀病毒不太可能來自實驗室合成。

S蛋白與受體的結合方案，不同於人工預測

2019新型冠狀病毒的第一個特徵是，根據結構模型和早期生化實驗，這種病毒似乎為了結合人類的ACE2受體而得到優化。

這裡有必要科普一下，此前有研究發現，2019新型冠狀病毒和SARS病毒都是通過刺突蛋白（S蛋白）與人體ACE2受體結合，介導病毒進入人體細胞。

S蛋白是位於冠狀病毒表面的一種蛋白，放大後像釘子。ACE2則是位於人體肺部上皮細胞表面的一種蛋白。

這些專家提出：“SARS病毒和SARS相關冠狀病毒S蛋白中的受體結合域（RBD）是病毒基因組中最容易變異的部分。這些受體結合域中的6個殘基似乎對與人體ACE2受體結合以及確定宿主範圍至關重要。”

論文中說，2019新型冠狀病毒S蛋白基因序列中486殘基處的苯丙氨酸，與SARS病毒S蛋白基因序列中的L472相對應。在SARS病毒細胞培養實驗中，L472可以突變為苯丙氨酸。此前的研究預測，這是SARS病毒的受體結合域與人體ACE2受體結合的最佳方案。然而，這種位置的苯丙氨酸也存在於蝙蝠身上的一些類SARS冠狀病毒中。

此外，2019新型冠狀病毒受體結合域中的幾個關鍵殘基，與之前研究曾描述的與人體ACE2受體結合的最佳殘基不一樣。但最新研究卻表明，2019新型冠狀病毒與人體ACE2結合的親和力很高。

這說明什麼？“2019新型冠狀病毒的S蛋白似乎是對人或類似人ACE2的自然選擇的結果，從而出現了不同於預測的最佳結合方案。這有力地證明了2019新型冠狀病毒不是基因工程的產物。”論文作者稱。

S蛋白上的酶切位點，可以通過自然變異獲得

2019新型冠狀病毒的第二個特徵是，在這種病毒具有高度變異性的S蛋白上，插入了12個核苷酸，而且存在一個可疑的酶切位點。

“通常情況下，存在這樣的酶切位點被看作人工基因工程的痕跡。但是對禽流感病毒的研究發現，病毒在自然進化的過程中，也可以獲得酶切位點。”南開大學生命科學院副教授高山的研究方向為生物信息學，他在接受科技日報記者採訪時如是說。

上述論文提到，這種酶切位點，在病毒快速複製和傳播的自然選擇環境下，例如在高度密集的雞群中，可以在禽流感病毒血凝素（HA）蛋白的兩個亞基的接合處獲得。流感病毒HA蛋白在細胞培養或動物體內反覆強制傳代後，也可以觀察到酶切位點的獲得。

論文提出，通過插入或重組而獲得HA蛋白中的酶切位點，可將低致病性禽流感病毒轉化為高致病性禽流感病毒。同樣，新城疫病毒的一個無毒分離物在雞的連續傳代過程中，可以在其融合蛋白亞基的連接處逐漸獲得一個酶切位點，從而變得高度致病。

“這意味着，一旦獲得酶切位點，這些病毒相當於進行了一次升級，有可能提高其傳染能力。”高山說。

與這篇專家的論文遙相呼應，早在1月27日，高山就與多位研究人員共同在中科院科技論文預發布平台ChinaXiv上提交研究發現：2019新型冠狀病毒S蛋白可能存在弗林（Furin）蛋白酶切位點。

高山介紹，他們的研究發現，2019新型冠狀病毒的S蛋白可能存在弗林蛋白酶切位點，從而導致它的感染機制不同於SARS等大部分β冠狀病毒。由於感染機制的改變，2019新型冠狀病毒獲得了更高的進入細胞的效率，這可能是其傳播能力大於SARS病毒的原因之一。

“我們還意外地發現，一些禽流感病毒可以通過突變獲得弗林蛋白酶切位點，這說明自然突變可以引入弗林蛋白酶切位點。”高山說。

O-聚糖結構的產生，通常需要免疫系統參與

“2019新型冠狀病毒不太可能是通過實驗室操作現有的SARS相關冠狀病毒而出現的。”這些專家說。

專家們指出，如果進行了基因操縱，人們可以預期，可用於β冠狀病毒的幾個反向遺傳系統中的一個將被使用。然而，情況並非如此，因為遺傳數據顯示，2019新型冠狀病毒並非來自任何先前使用的病毒主幹。

這幾位專家提出了兩種可能的情況來解釋2019新型冠狀病毒的起源：第一種是在人畜共患傳染病轉移之前，在非人類動物宿主中自然選擇的結果；第二種是在人畜共患傳染病轉移之後，在人類中自然選擇的結果。

那麼，實驗室到底有沒有能力設計或合成病毒？“從技術上講，是沒有問題的。”高山告訴科技日報記者。

對此，這篇論文也進行了分析。“多年來，在世界各地的多個BSL-2（生物安全第二等級）實驗室都進行了有關蝙蝠SARS樣冠狀病毒在細胞培養和/或動物模型中傳代的基礎研究。還記錄了在BSL-2密閉環境下工作的實驗室人員在實驗室獲得SARS病毒的實例。因此，我們必須考慮有意或無意釋放2019新型冠狀病毒的可能性。”論文稱。

但專家們隨後對這種可能性也進行了質疑。

他們指出，通過細胞培養或動物傳代產生2019新型冠狀病毒，需要事先分離具有高度遺傳相似性的前體病毒。隨後產生的酶切位點需要在細胞培養中，或者具有與人類相似的ACE2受體的動物（如雪貂）中進行密集的傳代程序。

然而，2019新型冠狀病毒S蛋白由於存在酶切位點，導致酶切位點周圍存在3個O-聚糖結構。“值得懷疑的是，O-聚糖結構的產生是否會發生在細胞培養過程中，因為這種突變通常意味着免疫系統的參與，而這種免疫系統在體外是不存在的。”這些專家稱。