1月31日，一篇BioRxiv论文引发广泛关注，来自印度理工大学的研究者们得出惊世骇俗的结论：2019-nCoV含有4个独特插入片段，疑似是人工改造的产物[1]。无独有偶，2015年的《自然医学》杂志曾报道武汉病毒所联合美国北卡大学合作人工改造SARS病毒[2]，引发大家对生物安全问题的广泛讨论。
图片来源：Pasieka/Science Photo Library
随着武汉新型冠状病毒确诊病例数及疑似病例的激增，疫情得到了世界各地的研究人员的广泛关注，每天都有大量的研究论文和预印本论文发表。根据nature最新统计，已经有50多篇关于2019-nCoV的研究论文发表[3]。
1月31日，印度理工学院在bioRxiv预印本平台上发布一篇题为“Uacanny similarity of unique inserts in the 2019-nCoV spike protein to HIV-1 gp120 and Gag”的文章，引起轩然大波，并掀起了新一轮关于生物安全问题的讨论热潮。
虽然研究人员有博眼球的嫌疑，但作者并非无名之辈，通讯作者Kundu是来自印度理工学院的病毒专家。文章内容很清楚: 研究人员在新冠病毒的Spike蛋白中发现了4个插入片段，这4个片段是武汉新型冠状病毒（2019-nCoV）所独有的，在其他冠状病毒不存在。另外，4个插入片段中的氨基酸残基均与人类免疫缺陷病毒1型（HIV-1）的复制蛋白 gp120或 Gag中的氨基酸残基具有相同性或相似性[1]。HIV-1是导致人类艾滋病的主要病毒。
尽管插入片段在一级氨基酸序列上是不连续的，但2019-nCoV的3D建模表明它们会聚在一起构成受体结合位点，作者推测，这些插入片段通过在蛋白质结构中形成亲水环，可以促进或增强病毒-宿主相互作用，从而为糖蛋白结合位点提供了额外的灵活性。作者还认为这4个独特的插入片段，都与HIV-1关键结构蛋白中的氨基酸残基具有同一性/相似性，这在自然界不太可能是偶然的，因为病毒不太可能在短时间内自然地获得这种独特的插入。
2019-nCoV的3D建模，图片来源：参考文献2
论文阐述的观点可信吗
“在Spike蛋白中发现了HIV样插入序列” ，“非自然进化而来” ，来自于印度理工的病毒和蛋白质的专家，发表的这一惊世骇俗的结论迅速疯狂传播，网络上瞬间充斥着各种猜测和阴谋论。
“阴谋论”支持者的观点：
被感染的专家组成员，北京大学第一医院呼吸和危重症医学科主任王广发曾透露，抗艾滋病药物克力芝(Aluvia)对他有效；其他众多研究也表明抗HIV病毒对此次新冠病毒同样有效；
同时，这些片段插入的位置不影响新冠病毒spike蛋白的整体结构，但是可能增加了蛋白的可塑性和水溶性；
冠状病毒的Spike蛋白负责和细胞结合，艾滋病毒的gp120或gag蛋白也是负责病毒和细胞结合，这四个插入序列的目的很可能是为了促进病毒和细胞结合；
而且，这4个独有的插入序列和HIV病毒序列高度同源，但几乎不可能在自然界有两种病毒间重组产生，最大的可能就是人工插入。
早在2015年，武汉病毒所及北卡大学发表的《自然医学》论文表明，研究人员具有改造冠状病毒，制作嵌合冠状病毒(chimeric virus)的能力[2]。而随着酶进化论和基因编辑技术(CRISPR)的发展，人工改造病毒并不存在太多的技术障碍。
持怀疑态度者的观点：
论文发表后，斯坦福大学的Silvana Konermann第一时间对论文分析结果质疑，表示文章中分析的4个独特片段有2个已被发现存在于冠状病毒，剩下的2个片段，只有1个片段中含有HIV片段，而且仅仅是6个氨基酸；紧接着，哈佛大学化学与化学生物系教授，著名学者，CRISPR权威专家刘如谦（David R. Liu）在推特上发表观点，称仅通过短插入片段便认为2019-nCoV起源“不太可能是自然界偶然”的结论并不靠谱，是不准确的分析，并认为"糟糕的分析不能为阴谋论火上浇油"。
怀疑人工改造，有着历史渊源
早在2015年，武汉病毒所和北卡罗莱纳大学教堂山分校合作在nature medicine发表了一项研究报告“A SARS-like cluster of circulating bat coronaviruses showspotential for human emergence”。研究人员利用中华菊头蝠中发现的SHC014冠状病毒表面蛋白，人工改造出一种新型冠状病毒(SHC014-MA)，该病毒可以感染人类呼吸道细胞，并在小鼠身上快速引发疾病。这一研究结果证明了SHC014病毒能与ACE2受体结合并具备感染人类细胞的能力，证实了人们的担忧，即蝙蝠携带的冠状病毒可能无需中间宿主就能感染人类[3]。
这项研究引发了一场有关“获得功能研究”的争论，美国《The Scientist》杂志发布题为 “Lab-Mad Coronavius TriggersDebate”的新闻讨论该研究可能给人类社会带来的风险[4]。
而来自法国巴斯德所的病毒学家霍布森(Simon Hobson)评论指出，这项研究在实验室里创造出一种新的非自然风险。最可怕的是“如果（新的）病毒逃走了，没有人能预测出它的轨迹。”
因为涉及生物安全和生物防御风险，在2013年10月，美国政府就停止了所有为“功能获得研究”提供的联邦资金，尤其是针对流感、SARS和中东呼吸综合征（MERS）的研究领域。时任NIH主任柯林斯(Francis Collins)曾表示：这些研究涉及生物安全和生物防御风险。文章通讯作者，来自北卡大学的巴里克(Ralph Baric)声称：这项SHC014新型冠状病毒的研究是在政府宣布暂停前开始的，NIH审查并允许该研究，因此不受新的限制政策的影响, 美国国家卫生研究院允许项目继续推进。
在此，我们无需胡乱猜测，冷静分析，沉着应付，也提醒广大读者和研究人员重视生物安全。
应对生物安全的实验室
曾任美国病毒研究协会的福尔摩斯(Kathry. Holmes)在2005年得出结论：SARS病毒在自然界已被彻底消灭！实验室人工改造病毒和进行病毒研究，存在着巨大的生物安全隐患：
1、人工重新进化，会产生新的高危病毒
2、实验室病毒样本存在意外泄漏的可能
3、利用新病毒，发生生物恐怖袭击
为了更好的应对类似SARS这样的传染病，更好的研究和利用烈性病原体，2015年1月31日中国科学院武汉国家生物安全实验室(武汉P4实验室)正式落成 。这不仅是中国首个P4实验室，也是亚洲首个P4实验室。而针对SARS的研究，只需要在P3级实验室进行操作。
生物安全实验室是依据密封程度的不同进行分级，国际上将其分为P1、P2、P3和P4共四个生物安全等级。“P”是英文Protection的缩写。第四级即P4实验室是生物安全最高等级，可有效阻止传染性病原体释放到环境中，同时为研究人员提供安全保证。
所有病毒都会依据风险进行危害评级，比如埃博拉病毒属于4级危害，其培养和动物感染实验必须在P4实验室进行。有些病毒的传播风险尚不明确，也需要运输到P4实验室，进行高一级别的研究。因此也有人将P4实验室称为魔鬼实验室。此前只能借助单个基因或单个蛋白检测埃博拉病毒，研制诊断技术和抗病毒技术。武汉P4实验室投入使用后，科研人员就可在实验室内就埃博拉等高危病毒进行科学研究。
图片来源：中国日报
P4实验室安全吗？
P4实验室的建筑外形像一个密封的大盒子，实验室的墙壁采用不锈钢激光焊接，用定向负压系统和双层过滤系统。这样可以保证空气都是从外往内流动，所以病毒无法跑出去。科研人员需要换上类似于宇航服的个体防护正压服进行化学淋浴，才可以进入实验室核心区，他们的呼吸与实验室不联通，通过呼吸带得到生命维持系统提供的空气。而且，所有进入P4实验室的实验员必须接受严格的培训。此外，武汉P4实验室在遇到地震、洪水等自然灾害和战争、袭击等不测事件发生时将启动国家应急安全系统，即应急防护体系的最高级别。
但事实上，这样的实验室就安全，可以"随意"了吗?
09年3月，德国汉堡Bernhard Nocht热带医学研究所一名女科学家在P4实验室曾在为一只小鼠注射埃博拉病毒时被刺到而被怀疑感染埃博拉病毒进行隔离观察，可见世界上没有绝对安全的实验室，实验员要有安全防护意识，才能保证自己的安全。
目前国内高校研究所拥有一批P3实验室，三级实验室一般适用于处理那些主要通过呼吸途径使人感染甚至致死的微生物或病毒，包括SARS。P3实验室规定，禁止在一个实验室进行两种以上危险微生物的操作，但新加坡国立大学实验人员同时操作了西尼罗河病毒和具有活性的SARS冠状病毒，造成交叉感染，致使一名研究生感染SARS病毒。
废弃物处理也需引起重视
大多数生物实验室会产生大量高浓度含有害微生物的培养基、培养液，有些甚至未经灭活处理就直接外排，进入下水管道。而高校的下水道系统很多并非独立，与周边居民的下水道相连，容易造成生物污染，需要加强统一处理及监管力度。而此次新冠病毒的研究也发现粪便中能检测到病毒，不排除废弃物交叉感染的可能性。
世界上没有绝对安全的实验室，任何被忽视的小细节都可能造成无法挽回的损失。作为研究人员，天天与各种危险的病毒、细菌打交道，更应该懂得生命的可贵，严格遵守实验室的操作规范，养成安全意识及道德素养，才能量身打造"世界上最安全的实验室"。
参考资料：
[1] uncanny similarity of unique inserts in the 2019-nCoV.bioRxiv. Jan. 31, 2020.
[2] A SARS-like cluster ofcirculating bat coronaviruses shows potential for human emergence. Nature medicine.Nov. 09, 2015.
[3] https://www.nature.com/articles/d41586-020-00253-8
[4]https://www.the-scientist.com/news-opinion/lab-made-coronavirus-triggers-debate-34502?archived_content=9BmGYHLCH6vLGNdd9YzYFAqV8S3Xw3L5