議題背景:
本週出現兩則網路謠言,皆有引用相關研究,詳述如下。

研究一:
第一則文章指出,解放軍承認武漢肺炎的病毒為人工病毒,並引用中國科學院上海巴斯德研究所郝沛研究員等人,於2020年1月發表在Science China Life Sciences的研究,指稱「武漢病毒四個關鍵蛋白被替換,可精準攻擊華人。」文章內容亦聲稱此研究表示:「武漢新型冠狀病毒換掉了4個關鍵蛋白。第一,其目地就是爲了僞裝成SARS病毒,讓防疫者難以分辨;第二,是使它具有很強的對人感染能力,達到快速蔓延和傳染的目地。」

文章連結:
[突發]解放軍承認武漢肺炎是中國製造的人工病毒

研究原文一:
Xu, X., Chen, P., Wang, J. et al. (2020). Evolution of the novel coronavirus from the ongoing Wuhan outbreak and modeling of its spike protein for risk of human transmission. Sci. China Life Sci. https://doi.org/10.1007/s11427-020-1637-5

研究二:
第二則文章則出現在社群媒體,內容引用中國科學院武漢病毒研究所研究員石正麗於2015年發表在Nature Medicine的研究,稱此研究內容:「人造病毒全名叫SHC014-MA15,這篇文章詳細的敘述了他們的人造合成過程,並且前後進行實驗皿繁殖(in vitro)和動物活體繁殖(in vivo)的實驗過程,實驗非常成功,新製造的病毒繁殖和傳染能力極強,並且現有一切疫苗無效,且實驗老鼠症狀跟現在武漢肺炎病人症狀一模一樣。」

文章連結:
重磅!重磅!武漢新型冠狀肺炎完全是人造出來的,就是她石正麗造的!2015年就把整個人造病毒實驗過程發表在美國“自然”雜誌上了,鐵證如山!

研究原文二:
Menachery, V., Yount, B., Debbink, K. et al. (2015). A SARS-like cluster of circulating bat coronaviruses shows potential for human emergence. Nat Med. 21, 1508–1513.

議題方向與專家意見:

研究一:

1. 第一則謠言引用的研究中,棘蛋白(spike protein)的差異是否如謠言內容所述,讓病毒可精準攻擊華人?又該如何正確理解文中所提之「新型冠狀病毒的四個關鍵蛋白」?

長庚大學新興病毒感染研究中心主任 施信如教授

研究透過病毒基因體序列比對發現新型冠狀病毒(COVID-19)與SARS冠狀病毒與類SARS冠狀病毒(SARS/SARS- like coronavirus)最為相似,而不同種冠狀病毒的病毒基因體序列間以棘蛋白基因(spike protein gene)的序列差異性最為顯著,棘蛋白基因所轉譯的棘蛋白主要負責與宿主受器結合,棘蛋白中的受體結合區域(RBD, receptor binding domain)為與宿主受器結合的區域,其中以SARS 冠狀病毒的序列為基準,第442、472、479、487及491個氨基酸位點在3D結構中為主要與宿主細胞上的受器,血管收縮素轉化酶(Angiotensin converting enzyme 2, ACE2)接觸的位點,被認為對SARS 冠狀病毒在跨物種和人傳人的傳播中至關重要。

研究者更近一步比對新型冠狀病毒與SARS 冠狀病毒在受體結合區域的氨基酸序列相似度,結果發現新型冠狀病毒與SARS 冠狀病毒的受體結合區域相似性很高,但在前述提到五個重要的氨基酸位點中(442、472、479、487及491)有4個氨基酸位點在新型冠狀病毒與SARS 冠狀病毒中是不一樣的,因此他們提出新型冠狀病毒是否會通過棘蛋白與ACE2結合感染人類以及相互作用強度對人類傳播風險可能的質疑。

接著他們利用3D結構模擬與計算評估新型冠狀病毒對於與人類ACE2分子相互作用的能力,結果顯示新型冠狀病毒與SARS coronavirus的3D結構幾乎一樣,雖然新型冠狀病毒對ACE2的結合力(The binding free energy=–50.6 kcal/mol)與SARS 冠狀病毒(The binding free energy=–78.6 kcal/mol)相比稍弱,但是仍有相當強的結合能力(The binding free energy=–10 kcal/mol)。

這篇文章中完全沒有提到病毒是人造的,只是單純比較新型冠狀病毒與SARS病毒的不同。

如果要製造一個病毒精準的攻擊華人,該病毒的受器在不同人種之間是要具有專一性的,但我相信在不同人種間的ACE2是幾乎一模一樣的,單以聲稱改變棘蛋白(spike protein)的4個氨基酸,即有不同人種的辨識性更是不可能,且結果顯示新型冠狀病毒對於全世界各種人都具有感染力。

文章提到的「四個關鍵蛋白」應該是研究報告中提到棘蛋白中,受體結合區域裡與宿主受器ACE2接觸的主要5個氨基酸位點中的其中4個,因此這4個氨基酸位點的改變對於新型冠狀病毒蛋白與宿主受器ACE2的結合力有相當的影響。

中興大學獸醫學院 吳弘毅教授

該研究只推測新型冠狀病毒棘蛋白(spike protein)與SARS冠狀病毒的S蛋白序列不盡相同,但與SARS冠狀病毒結合的細胞受器一樣,都是ACE2。除此之外,該研究並無提及此病毒可精準攻擊華人,也沒有提及此病毒對人有很強的感染力,達到快速蔓延和傳染的目地等結論。因此為謠言,不是事實。

臺灣大學獸醫學系 陳慧文副教授

此篇研究是在早期剛公佈新型冠狀病毒基因序列後就公開的研究,內容主要在比較新型冠狀病毒與其他已知感染人類幾個冠狀病毒的親緣關係、並預測其感染之細胞受器,結果顯示,新型冠狀病毒的棘蛋白上的受體結合區域整體上與SARS病毒有些差異、且幾個細部位點也發生突變,但整體結構預測上來看仍保有對受器ACE2的親和性,後來亦有其它文獻支持此發現。此篇論文簡短地闡述序列差異以及受器結合能力預測,是病毒學上很常見的研究方式與報告。

 

2. 新型冠狀病毒與SARS冠狀病毒的棘蛋白(spike protein)差異,在此2020年的研究中表示有4到5處重要氨基酸序列的不同,但仍與人類ACE2有高度親和力,此資訊是否能證明謠言所稱的人工合成?應如何解讀此研究結果的重要性與限制?

長庚大學新興病毒感染研究中心主任 施信如教授

單以新型冠狀病毒與SARS冠狀病毒的棘蛋白中4處氨基酸不同而說明新型冠狀病毒是人工合成的立論點是非常微弱的,因為這樣的突變是有可能在自然界中發生的,當來自蝙蝠的冠狀病毒不斷地嘗試感染其他物種的宿主,為了在不同物種的宿主有很好的感染能力,因此能有與其他物種宿主受器結合力較強的棘蛋白突變種得以被傳播下去,自然可以在棘蛋白中找到突變。

再者根據研究指出棘蛋白的4個氨基酸改變反而使得新型冠狀病毒與宿主受器ACE2的結合力與SARS 冠狀病毒相比要更弱,若真的有人刻意要拿此病毒作為生化武器散播,為何不直接乾脆散播SARS冠狀病毒就好,還如此大費周章,多此一舉,此地無銀三百兩?

此研究結果的重要性是透過比對新型冠狀病毒的基因體序列找到與其相似的SARS冠狀病毒株,並近一步分析兩者棘蛋白中,受體結合區域的氨基酸序列及3D結構,說明新型冠狀病毒與SARS冠狀病毒的高度相似性,使得新型冠狀病毒可藉由棘蛋白與宿主受器ACE2結合達到人傳人的可能性。限制性在於新型冠狀病毒棘蛋白與ACE2的結合能力是基於結構模擬與計算,所得的結論仍是理論,實際結合能力仍是需要實驗輔佐證明。

中興大學獸醫學院 吳弘毅教授

該研究只推測新型冠狀病毒棘蛋白儘管與SARS冠狀病毒的棘蛋白序列不盡相同,但與SARS冠狀病毒結合的細胞受器一樣,都是ACE2。以此結論證明新型冠狀病毒是人工合成是沒有任何學理根據的。因此為謠言,不是事實。

臺灣大學獸醫學系 陳慧文副教授

此篇論文的結果提供了疫情早期對於新型冠狀病毒的瞭解,內容並無任何資訊可解讀出新型冠狀病毒的來源是否為人工合成,科學講求實證,做一分驗證、說一分話,其他的都是過度的渲染。

 

研究二:

3. 人為合成或修改病毒序列是否為常見的病毒學相關研究?

長庚大學新興病毒感染研究中心主任 施信如教授

中興大學獸醫學院 吳弘毅教授

人為合成或修改病毒序列為常見的病毒學相關研究

臺灣大學獸醫學系 陳慧文副教授

使用逆向遺傳學(Reverse Genetics)方法來製備重組病毒,的確是從事病毒學研究常見的一項技術平臺,可用來研究病毒某特定基因或蛋白質的功能。以此篇論文為例,當科學家從蝙蝠鑑定到類SARS蝙蝠冠狀病毒「SHC014-CoV」(Bat SARS-like coronavirus SHC014)此株病毒之後,欲研究此病毒棘蛋白的功能特性,於是將該段基因導入先前建置好的範本(backbone)上,建構成一個重組病毒,這樣重組出來的病毒便能夠放到細胞或小鼠上觀察其感染特性與病原性。類似的技術平臺廣泛地用於流感病毒、輪狀病毒等研究,除了對基礎研究相當重要之外,此技術平臺亦用於獲得減毒的疫苗株,但無論如何,這樣的病毒重組實驗有其風險性,因此過程皆須事先經過嚴格縝密的審查,以及限定只能在高生物安全等級的實驗室操作(BSL-3或更高)。

 

4. 該研究報告已在網路上被廣傳為人工合成病毒的證據,民眾該如何解讀此研究的重要性與限制?又該如何釐清相關謠言?

長庚大學新興病毒感染研究中心主任 施信如教授

該研究為了瞭解2015年當時盛行於大陸內地的中華菊頭蝠(Chinese horseshoe bat)間的類SARS蝙蝠冠狀病毒「SHC014-CoV」在人類間傳播的可能性,他們以逆向遺傳學的方式以SARS小鼠適應株(mouse-adapted SARS-CoV)作為範本,將棘蛋白基因(spike protein gene)置換成SHC014-CoV的棘蛋白基因做出一個重組病毒(chimeric virus),名稱為「SHC014-MA15」。

並利用此重組病毒探討類SARS蝙蝠冠狀病毒SHC014-CoV的棘蛋白是否有可以感染人類的能力,結果在細胞實驗與動物實驗中,發現該重組病毒對於感染人類呼吸道上皮細胞以及小鼠的感染力與野生型的SARS冠狀病毒(wild-type SARS-CoV)無異,說明當時在蝙蝠中盛行的類SARS蝙蝠冠狀病毒SHC014-CoV可能會再次出現SARS冠狀病毒的潛在風險。

此研究的重要性在於提供SHC014-CoV感染人類細胞的可能性的直接證據,提高對於該病毒防疫意識與監控。限制性則在於來自蝙蝠的病毒要順利且有效的在人類或不同物種中複製,雖然以受器結合的棘蛋白(spike protein)扮演重要的角色,但病毒的其他蛋白也會影響病毒進入細胞後的複製效果,所以在真實情況中SHC014-CoV感染人類的結果,不會像SHC014-MA15實驗的結果一樣。

雖然該研究利用逆向遺傳學的方式製造了一個具有感染人類能力的類SARS冠狀病毒,但畢竟與新型冠狀病毒不是同一種病毒,光就這篇研究就直接定論新型冠狀病毒是該團隊所製造出來的並沒有直接證據。

中興大學獸醫學院 吳弘毅教授

該研究只有將SARS冠狀病毒的棘蛋白基因置換成蝙蝠的棘蛋白基因,因此新形成的重組病毒株(SHC014-MA15)的基因序列,除了棘蛋白是蝙蝠的基因序列以外,其餘都來自SARS冠狀病毒的基因序列。但是SARS冠狀病毒與新型冠狀病毒兩者的基因序列,在除了棘蛋白基因序列以外,序列相似度只有80%至90%,並無高度的相似度。因此,SHC014-MA15為人為合成的SARS冠狀病毒株是事實,但SHC014-MA15是新型冠狀病毒的可能性非常低。

臺灣大學獸醫學系 陳慧文副教授

此篇論文發現蝙蝠帶有的新興病毒株對人類可能存在著威脅,用意是在於「預警」,指出人類必須有所警惕、不應與野生動物過於頻繁接觸,以免帶來禍端;而科學研究本身,則必須在事先的實驗設計、事後的成果發表都經過專門學者的審查,實驗過程也必須遵守學術倫理,那麼研究就具有學術價值、不應被汙名化。

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曾雨涵

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