生物-安全等级 3:下一次实验室事故可能导致疫情大流行吗?

在美国发生三起生物实验室事故后,所谓的“功能增益”病原体研究可能会受到更严格的审查


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上周五,当美国疾病控制与预防中心 (CDC) 发布其报告,内容是关于两家备受尊敬的政府机构发生的三起令人担忧的事件,这些事件引发了安全问题时,每位在高等级防护研究实验室工作的研究人员肯定都感到心情沉重。但对于从事被称为功能增益研究这一有争议领域的流感科学家来说,这种感觉可能最为强烈。

周五,主任汤姆·弗里登透露,疾病预防控制中心流感部门的某人意外地用已知最严重的禽流感病毒 H5N1 污染了一小瓶相对温和的禽流感病毒。随后,位于亚特兰大的疾病预防控制中心将该小瓶运送给了位于佐治亚州雅典市的美国农业部东南家禽研究实验室毫无戒心的研究人员,他们使用其中的内容感染了一些不幸的鸡。

没有迹象表明这起不幸事件是人为错误之外的任何原因造成的,而且除了鸡之外,没有人因这一错误而生病。但这一事件的发生以及可能再次发生的事实,为一群科学家提供了宝贵的论据,他们在过去几年里一直认为,对流感病毒进行功能增益研究过于危险,不应进行。

此类研究选取自然界中发现的流感病毒,本质上是试图使其更危险。目的是了解像 H5N1 这样的病毒(目前很少感染人类)需要具备什么能力才能轻易传播给人类并在人群中传播。咳嗽和喷嚏会将人类流感病毒传播到人群中,科学家们发现,通过添加突变并多次在雪貂之间传播病毒,他们可以推动禽流感病毒以这种方式在动物之间传播,而这些动物通常在流感研究中代替人类。

此类实验的既定科学目的是加速检测自然发生的病毒,这些病毒可能在野外获得更危险的技能。但最终结果是形成了具有潜在危害的病原体,如果它们逃脱实验室的限制,可能会引发灾难性的流感大流行。毕竟,在野生形态下,H5N1 会杀死大约 60% 的感染者。

荷兰病毒学家罗恩·富歇是功能增益研究领域最著名的人物之一,他认为疾病预防控制中心的事故将使所有从事危险病原体研究的人,而不仅仅是功能增益领域的人,生活更加艰难。“当此类事件发生时,这对我们所有人来说都是不利的,”富歇说,他常驻鹿特丹伊拉斯姆斯医学中心。

这些研究在所谓的生物安全等级 (BSL) 3 增强型实验室中进行,这些实验室具有多层安全保障措施,以防止未经授权的人员进入和病原体泄露,并确保实验室工作人员在工作过程中不会受到感染。这些预防措施显然是为了保护实验室工作人员。但它们也是为了保护公众,确保研究人员和技术人员不会成为不知情的携带者,在离开实验室后传播这些病菌。事实上,与富歇一起进行 H5N1 功能增益研究的伊拉斯姆斯科学家是地球上极少数接种过禽流感病毒疫苗的人之一,尽管并非所有进行此类研究的流感科学家都是如此。

富歇坚持认为这项工作应该做,而且可以安全地完成。“我非常怀疑这些事情会在我的实验室发生,”他谈到疾病预防控制中心的事件时说。“但当然我理解疾病预防控制中心主任也会说同样的话。”尽管如此,他知道该领域的批评者会以这一事件为例证,证明即使是最好的实验室也难免会发生人为错误,因为疾病预防控制中心流感实验室被认为是世界上最好的实验室之一。

他是对的——功能增益工作的批评者会利用这个论据。事实上,其中一位批评者几乎预言了这次事故:哈佛大学公共卫生学院教授马克·利普西奇已成为反对这项研究的主要声音之一,他最近在《纽约时报》上撰写了一篇专栏文章,警告了这种可能性。这篇文章是在上个月撰写的,此前疾病预防控制中心报告了一起早期的实验室事故,导致数十名工作人员暴露于致命的炭疽病。“与炭疽病实验不同,在实验室中制造此类流感病毒株会带来影响我们所有人的危险,因为一旦它泄露出去,这种毒株将极难控制。相关研究人员指出,他们的实验室非常安全,确实如此。但‘非常安全’并不意味着风险为零,”利普西奇在文章中写道。

这不仅仅是理论上的风险。1977 年,一种流感病毒席卷全球,这一事件被称为俄罗斯流感。它是由一种流感毒株引起的,后来基因测试表明,它与 1950 年流行的毒株非常相似。人们认为,该病毒是从实验室泄漏的,或者是在一个出错的疫苗项目中使用的。“这让我看起来真的很像预言家,”利普西奇在接受采访时谈到疾病预防控制中心的 H5N1 事件时说,但他坚持认为,这种预测很容易做出。疾病预防控制中心负责监督美国实验室安全,该中心在 2011 年报告称,美国实验室涉及特定病原体(最危险的病原体)的实验室错误平均每周发生两次。“在英国预测下雨并不难,在美国预测特定病原体错误也不难。对于政府实验室来说,这只是糟糕的一周。或者糟糕的几周,”他说。

“糟糕的几周”是指过去一个月里,美国顶级卫生机构犯下的一连串令人尴尬的错误被曝光。首先是炭疽病事件。然后,在美国食品和药物管理局位于马里兰州贝塞斯达国立卫生研究院园区的实验室冰箱中,发现了长期被遗忘的、结果证明是活体天花病毒的小瓶。(只有两个实验室,疾病预防控制中心和俄罗斯新西伯利亚的一个实验室,被授权储存这种高度传染性病毒的样本,该病毒于 1980 年被宣布根除。所有其他样本本应在几十年前就被收集并销毁。)然后传来了 H5N1 事件的消息,该事件在数周内未向疾病预防控制中心和美国农业部领导层报告。“这三个问题的共同特点是它们都涉及人为错误。无论你拥有多少算命先生、通风系统和冗余设备,你都无法阻止人为错误,”利普西奇说。“因此,这与功能增益辩论直接相关,因为有人声称这些实验室在某种程度上异常安全。它们可能异常安全,但如果有人在其中工作,它们就不是异常安全的。”

利普西奇和志同道合的科学家一直在努力为他们的论点争取支持,但这次事件可能会改变这一点。已经有人在谈论对从事危险病原体研究的实验室进行更多监督;周五,疾病预防控制中心主任弗里登谈到“限制”高风险研究,称应该有更少的实验室从事有害病菌研究,而那些从事研究的实验室应该使用最不危险的方式来完成这项工作。

已经对功能增益工作进行了一些监督——但前提是这项工作由美国政府资助完成。此类工作必须首先获得美国国立卫生研究院的批准。在私人实验室或没有美国政府资助的其他国家进行的工作,不必经过这一程序。(中国科学家也在进行流感功能增益研究。)此外,一个被要求对最初的两项功能增益研究进行预发表审查的机构,国家科学生物安全咨询委员会 (NSABB),自 2012 年以来一直没有开会,当时,在压力下,它放弃了坚持论文应以删节形式发表的立场。

明尼苏达大学传染病研究与政策中心主任迈克尔·奥斯特霍姆是 NSABB 成员之一,他认为科学家不应该发表关于如何赋予流感病毒大流行潜力的说明。在僵局发生两年后,功能增益研究一直在稳步发表。“这里令人担忧的事情之一是,我们继续忽视这样一个事实,即通过在某些实验室进行这项工作并发表它,你就授权了许多实验室有可能做他们以前无法做的工作,”奥斯特霍姆说。“如果我们最好的实验室都存在实验室问题,那么是否有人真的期望世界上的其他实验室在实验室安全方面会做得更好?”

奥斯特霍姆认为,在疾病预防控制中心事件之后,国会将采取行动限制功能增益工作,尽管他早先持反对立场,但他实际上认为这将是一个坏主意。“当你开始通过政治投票来运行你的科学时,你真的有麻烦了。科学家们已经把自己置于这种境地……我们曾经有一种傲慢自大:‘别管我们,我们知道自己在做什么。’看看这把我们带到了哪里。”

有趣的是,利普西奇也认同奥斯特霍姆的担忧,他说他担心控制流感研究的努力也会对其他工作产生影响。“像 SARS 研究……[这] 显然比对人造流感毒株的研究在科学上更合理——特别是由于没有疫苗——可能会受到限制。”利普西奇认为,答案可能在于那些为研究开支票的人。“我认为,如果资金枯竭——即使是来自一两个主要资助者——人们也会找到其他方式来消磨时间。”目前的资助者包括美国政府(通过美国国立卫生研究院和其他机构)、欧盟和中国政府。

更新(2014 年 7 月 17 日):NSABB 即将恢复。但在处理功能增益争议时留在委员会的 11 名剩余成员(共 23 名)已被告知他们将被替换;几位成员公开指出,这实际上消除了 NSABB 在这一关键问题上的机构记忆。
与此同时,功能增益工作的批评者向前迈出了重要的组织一步。在周一的一次会议之后,许多著名的反对者组成了他们所谓的剑桥工作组。自从他们周一晚些时候发布共识声明以来,签署人数已经翻了一番。

海伦·布兰斯韦尔是 STAT 的传染病和公共卫生记者。她来自加拿大通讯社,过去 15 年在那里担任医学记者。海伦在 2003 年多伦多 SARS 爆发期间开始接触传染病,并在 2004 年夏天常驻美国疾病控制与预防中心。在 2010-11 年,她是哈佛大学尼曼全球健康研究员,专注于脊髓灰质炎根除工作。警告:海伦会问很多问题。

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