Dentro la rischiosa ingegneria del virus dei pipistrelli che collega l'America a Wuhan

Signora Tech | AP

Nel 2013, il virologo americano Ralph Baric si è avvicinato a Zhengli Shi durante un incontro. Baric era un grande esperto di coronavirus, con centinaia di documenti al suo attivo, e Shi, insieme al suo team dell'Istituto di virologia di Wuhan, li aveva scoperti a pugno nelle caverne dei pipistrelli. In un campione di guano di pipistrello, Shi aveva rilevato il genoma di un nuovo virus, chiamato SHC014, che era uno dei due parenti più stretti del virus SARS originale, ma il suo team non era stato in grado di coltivarlo in laboratorio.

Baric aveva sviluppato un modo per aggirare quel problema: una tecnica per la genetica inversa nei coronavirus. Non solo gli ha permesso di dare vita a un virus reale dal suo codice genetico, ma poteva anche mescolare e abbinare parti di più virus. Voleva prendere il gene spike da SHC014 e spostarlo in una copia genetica del virus SARS che aveva già nel suo laboratorio. La molecola della punta è ciò che consente a un coronavirus di aprire una cellula e di entrarvi. La chimera risultante dimostrerebbe se il picco di SHC014 si attaccherebbe alle cellule umane.

Se potesse, allora potrebbe aiutarlo con il suo progetto a lungo termine di sviluppare farmaci e vaccini universali contro l'intero spettro di virus simili alla SARS che considerava sempre più fonti di potenziali pandemie. Era stato sviluppato un vaccino contro la SARS, ma non ci si aspettava che fosse molto efficace contro i coronavirus correlati, proprio come i vaccini antinfluenzali raramente funzionano contro nuovi ceppi. Per sviluppare un vaccino universale che susciti una risposta anticorpale contro una gamma di virus simili alla SARS, è necessario mostrare al sistema immunitario un cocktail di picchi. SHC014 potrebbe essere uno di questi.

Se studi cento diversi virus dei pipistrelli, la tua fortuna potrebbe esaurirsi.

-Ralph Baric, Università della Carolina del Nord

Baric ha chiesto a Shi se poteva avere i dati genetici per SHC014. È stata così gentile da inviarci quelle sequenze quasi immediatamente, dice. Il suo team ha introdotto il virus modificato con quel codice nei topi e in una capsula di Petri di cellule delle vie aeree umane. Abbastanza sicuro, la chimera ha mostrato una robusta replicazione nelle cellule umane, prova che la natura era piena di coronavirus pronti a saltare direttamente alle persone.

Mentre lo studio di Baric era in corso, il National Institutes of Health ha annunciato che avrebbe temporaneamente sospeso i finanziamenti per la ricerca sul guadagno di funzioni - esperimenti che rendono i virus già pericolosi più virulenti o trasmissibili - sulla SARS, MERS (che è anche causata da un coronavirus), e influenza fino a quando non sarà stata valutata la sicurezza di tale ricerca. L'annuncio ha bloccato il lavoro di Baric.

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Baric era una leggenda sul campo, ma non importa quante precauzioni di sicurezza vengano prese, c'è sempre la possibilità che un virus mai visto prima possa sfuggire e innescare un focolaio. Baric sentiva che le misure estreme che aveva adottato in laboratorio riducevano al minimo il rischio e in effetti rendevano il suo lavoro categoricamente diverso dal lavoro ad alto rischio sull'influenza che il NIH aveva preso di mira. Sentiva anche che la sua ricerca era urgente: nuovi casi di MERS, diffusi dai cammelli, stavano già spuntando in Medio Oriente. Alla fine il NIH acconsentì, facendolo cenno in avanti.

Il suo articolo del 2015, Un gruppo simile alla SARS di coronavirus di pipistrello in circolazione mostra il potenziale per l'emergenza umana, è stato un tour de force, utilizzando una tecnologia genetica all'avanguardia per avvisare il mondo civile di un pericolo incombente alla sua periferia. Ha anche ravvivato le preoccupazioni sugli esperimenti di guadagno di funzione, cosa che Baric sapeva che avrebbe fatto. Nel documento, ha spiegato le precauzioni extra che aveva preso e ha presentato la ricerca come un banco di prova. Il potenziale per prepararsi e mitigare futuri focolai deve essere valutato rispetto al rischio di creare agenti patogeni più pericolosi, ha scritto. I gruppi di revisione scientifica potrebbero ritenere studi simili sulla creazione di virus chimerici basati su ceppi circolanti troppo rischiosi da perseguire.

Il NIH ha deciso che ne valeva la pena. Con una decisione potenzialmente fatale, ha finanziato un lavoro simile a quello di Baric presso il Wuhan Institute of Virology, che presto ha utilizzato la propria tecnologia di genetica inversa per realizzare numerose chimere di coronavirus.

Inosservata dalla maggior parte, tuttavia, è stata una differenza fondamentale che ha spostato in modo significativo il calcolo del rischio. Il lavoro cinese è stato svolto al livello di biosicurezza 2 (BSL-2), un livello molto più basso rispetto al BSL-3+ di Baric.

Ciò che ha causato la pandemia di covid-19 rimane incerto e Shi afferma che il suo laboratorio non ha mai incontrato il virus SARS-CoV-2 prima dell'epidemia di Wuhan. Ma ora che i funzionari statunitensi hanno affermato che è necessario indagare sulla possibilità di un incidente in laboratorio, i riflettori sono puntati sul finanziamento americano della ricerca meno sicura del laboratorio di Wuhan. Oggi un coro di scienziati, tra cui Baric, si fa avanti per dire che questo è stato un passo falso. Anche se non c'è alcun legame con il covid-19, consentire di lavorare sui virus dei pipistrelli potenzialmente pericolosi a BSL-2 è un vero scandalo, afferma Michael Lin, un bioingegnere della Stanford University.

La preoccupazione ribollente che gli Stati Uniti abbiano finanziato la ricerca rischiosa in Cina è esplosa nella discussione nazionale l'11 maggio, quando il senatore Rand Paul ha accusato Anthony Fauci, direttore di lunga data del National Institute of Allergy and Infectious Diseases del NIH, di aver finanziato la ricerca sui supervirus negli Stati Uniti e commettendo un enorme errore scambiando il know-how con la Cina. Paul affrontò ripetutamente Fauci e chiese di sapere se avesse finanziato la ricerca sul guadagno di funzione in quel paese. Fauci ha negato l'accusa, affermando categoricamente: Il NIH non ha mai finanziato, e non lo fa ora, la ricerca sul guadagno di funzione nel Wuhan Institute of Virology.

Durante un'audizione l'11 maggio 2021, il senatore Rand Paul ha affrontato Anthony Fauci per il finanziamento della ricerca sul virus dei pipistrelli da parte del National Institutes of Health.

GREG NASH/PISCINA VIA AP

La smentita si basa sulla definizione specifica del NIH di ciò che era coperto dalla moratoria: lavoro che avrebbe deliberatamente potenziato virus simili alla SARS, MERS o influenza, ad esempio, rendendoli più facili da diffondere nell'aria. La ricerca cinese non aveva l'obiettivo specifico di rendere i virus più mortali e, anziché la SARS stessa, ha utilizzato i cugini stretti della SARS, il cui rischio reale per l'uomo era sconosciuto, infatti, determinare il rischio era il punto della ricerca . Proprio come quando scambi una parte di una mano di poker con nuove carte, non c'era modo di sapere se le chimere finali sarebbero state più forti o più deboli.

Il NIH non ha ancora spiegato completamente il suo processo decisionale e non ha risposto alle domande. Citando un'indagine in sospeso, ha rifiutato di rilasciare copie della sovvenzione che ha inviato all'istituto di Wuhan circa $ 600.000 tra il 2014 e il 2019. Ha anche rivelato poco sul suo nuovo sistema per la valutazione dei rischi di guadagno di funzione, che è svolta da un comitato di revisione anonimo le cui deliberazioni non sono rese pubbliche. Fino a quando non ci sarà più luce solare, l'agenzia combatterà la speculazione, da parte di Paul e altri, che ciò che è accaduto sia uno scenario in cui lo stesso Fauci aveva delineato un commento del 2012 discutendo la ricerca sui germi pandemici.

L'unico impatto di questo lavoro è la creazione, in laboratorio, di un nuovo rischio non naturale.'

Richard Ebright, Rutgers University

Considera questo scenario ipotetico, scrive Fauci. Un importante esperimento di guadagno di funzione che coinvolge un virus con un grave potenziale pandemico viene eseguito in un laboratorio di livello mondiale ben regolamentato da ricercatori esperti, ma le informazioni dell'esperimento vengono quindi utilizzate da un altro scienziato che non ha la stessa formazione e strutture e non è soggetto alle stesse norme. In un'improbabile ma concepibile svolta degli eventi, cosa succede se quello scienziato viene infettato dal virus, che porta a un focolaio e alla fine innesca una pandemia?

Una sveglia

Le critiche di Paul su Fauci hanno portato un nuovo esame al rapporto tra il laboratorio di Ralph Baric all'UNC e quello di Zhengli Shi al WIV, con alcuni racconti che dipingono Baric come il maestro Sith della SARS e Shi come il suo apprendista ascendente. Hanno condiviso le risorse, ad esempio Baric ha inviato a Wuhan i topi transgenici con recettori polmonari umani. Ma dopo la loro collaborazione iniziale, i due centri erano più simili a concorrenti. Erano in una corsa per identificare i coronavirus pericolosi, valutare la potenziale minaccia e sviluppare contromisure come i vaccini.

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Per Baric, quella ricerca è iniziata alla fine degli anni '90. I coronavirus erano quindi considerati a basso rischio, ma gli studi di Baric sulla genetica che consentiva ai virus di entrare nelle cellule umane lo convinsero che alcuni potrebbero essere a poche mutazioni dal saltare la barriera delle specie.

Quell'impressione è stata confermata nel 2002-2003, quando è scoppiata la SARS nel sud della Cina, infettando 8.000 persone. Per quanto grave fosse, dice Baric, abbiamo schivato un proiettile con la SARS. La malattia non si è diffusa da una persona all'altra fino a circa un giorno dopo che hanno iniziato a comparire sintomi gravi, rendendo più facile il recinto attraverso le quarantene e il tracciamento dei contatti. Solo 774 persone sono morte in quell'epidemia, ma se fosse stata trasmessa facilmente come SARS-CoV-2, avremmo avuto una pandemia con un tasso di mortalità del 10%, afferma Baric. È così che si è avvicinata l'umanità.

Per quanto allettante fosse cancellare la SARS come evento una tantum, nel 2012 la MERS è emersa e ha iniziato a infettare persone in Medio Oriente. Per me personalmente, questo è stato un campanello d'allarme sul fatto che i serbatoi degli animali devono avere molti, molti più ceppi pronti per il movimento tra specie diverse, afferma Baric.

A quel punto, esempi di tali pericoli erano già stati scoperti dal team di Shi, che aveva passato anni a campionare pipistrelli nel sud della Cina per individuare l'origine della SARS. Il progetto faceva parte di uno sforzo globale di sorveglianza virale guidato dall'organizzazione no profit statunitense EcoHealth Alliance. L'organizzazione no profit, che ha un reddito annuo di oltre 16 milioni di dollari, oltre il 90% da sovvenzioni governative, ha sede a New York ma collabora con gruppi di ricerca locali in altri paesi per svolgere attività sul campo e di laboratorio. Il WIV era il suo gioiello della corona e Peter Daszak, presidente di EcoHealth Alliance, è stato coautore con Shi della maggior parte dei suoi documenti chiave.

Prelevando migliaia di campioni da guano, tamponi fecali e tessuto di pipistrello e cercando in quei campioni sequenze genetiche simili alla SARS, il team di Shi ha iniziato a scoprire molti virus strettamente correlati. In una grotta nella provincia dello Yunnan nel 2011 o 2012, hanno scoperto i due più vicini, che hanno chiamato WIV1 e SHC014.

Shi è riuscita a coltivare WIV1 nel suo laboratorio da un campione fecale e dimostrare che potrebbe infettare direttamente le cellule umane, dimostrando che virus simili alla SARS pronti a saltare direttamente dai pipistrelli agli esseri umani erano già in agguato nel mondo naturale. Ciò ha dimostrato, sostenevano Daszak e Shi, che i coronavirus dei pipistrelli erano una minaccia globale sostanziale. Gli scienziati, hanno detto, dovevano trovarli e studiarli prima di trovare noi.

Molti degli altri virus non potevano essere coltivati, ma il sistema di Baric ha fornito un modo per testare rapidamente i loro picchi trasformandoli in virus simili. Quando la chimera che ha realizzato usando SHC014 si è rivelata in grado di infettare le cellule umane in un piatto, Daszak ha detto alla stampa che queste rivelazioni dovrebbero spostare questo virus da un potenziale patogeno emergente a un pericolo chiaro e presente.

Per altri, era l'esempio perfetto dei pericoli inutili della scienza del guadagno di funzione. L'unico impatto di questo lavoro è la creazione, in laboratorio, di un nuovo rischio non naturale, ha detto a Nature il microbiologo della Rutgers Richard Ebright, critico di lunga data di tale ricerca.

Per Baric, la situazione era più sfumata. Sebbene la sua creazione potesse essere più pericolosa del virus originale adattato al topo che aveva usato come spina dorsale, era ancora debole rispetto alla SARS, di certo non il supervirus che il senatore Paul avrebbe poi suggerito.

Alla fine, la repressione del NIH non ha mai avuto denti. Comprendeva una clausola che concedeva eccezioni se il capo dell'agenzia di finanziamento determina che la ricerca è urgentemente necessaria per proteggere la salute pubblica o la sicurezza nazionale. Non solo gli studi di Baric sono stati autorizzati ad andare avanti, ma anche tutti gli studi che hanno richiesto esenzioni. Le restrizioni sui finanziamenti sono state revocate nel 2017 e sostituite con un sistema più clemente.

Tute e respiratori Tyvek

Se il NIH era alla ricerca di uno scienziato che mettesse a proprio agio i regolatori con la ricerca sul guadagno di funzione, Baric era la scelta più ovvia. Per anni aveva insistito su misure di sicurezza extra e si è preso la briga di indicarle nel suo articolo del 2015, come se stesse modellando la via da seguire.

Il CDC riconosce quattro livelli di biosicurezza e raccomanda quali agenti patogeni dovrebbero essere studiati a quale livello. Il livello di biosicurezza 1 è per organismi non pericolosi e non richiede praticamente precauzioni: indossare un camice da laboratorio e guanti secondo necessità. BSL-2 è per agenti patogeni moderatamente pericolosi che sono già endemici nell'area, e sono indicati interventi relativamente blandi: chiudere la porta, indossare occhiali protettivi, smaltire i materiali di scarto in autoclave. BSL-3 è dove le cose si fanno serie. È per agenti patogeni che possono causare malattie gravi attraverso la trasmissione respiratoria, come l'influenza e la SARS, e i protocolli associati includono più barriere per la fuga. I laboratori sono murati da due serie di porte a chiusura automatica; l'aria è filtrata; il personale utilizza DPI completi e maschere N95 ed è sotto sorveglianza medica. BSL-4 è per i più cattivi, come Ebola e Marburg: all'arsenale si aggiungono tute per la luna piena e sistemi d'aria dedicati.

Non ci sono standard applicabili su ciò che dovresti e non dovresti fare. Dipende dai singoli paesi, istituzioni e scienziati.

Filippa Lentzos, King's College di Londra

Nel laboratorio di Baric, le chimere sono state studiate al BSL-3, potenziate con passaggi aggiuntivi come tute Tyvek, doppi guanti e respiratori ad aria compressa per tutti i lavoratori. Le squadre locali di primo intervento hanno partecipato a esercitazioni regolari per aumentare la loro familiarità con il laboratorio. Tutti i lavoratori sono stati monitorati per le infezioni e gli ospedali locali avevano in atto procedure per gestire gli scienziati in arrivo. Probabilmente era una delle strutture BSL-3 più sicure al mondo. Questo non era ancora abbastanza per prevenire una manciata di errori nel corso degli anni: alcuni scienziati sono stati persino morsi da topi portatori di virus. Ma non sono risultate infezioni.

Patogeni nuovi di zecca

Nel 2014, il NIH ha assegnato una sovvenzione quinquennale di 3,75 milioni di dollari a EcoHealth Alliance per studiare il rischio che in Cina emergano più coronavirus trasmessi dai pipistrelli, utilizzando lo stesso tipo di tecniche sperimentate da Baric. Parte di quel lavoro doveva essere subappaltato al Wuhan Institute of Virology.

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Due anni dopo, Daszak e Shi pubblicarono a carta riportando come il laboratorio cinese avesse progettato diverse versioni di WIV1 e testato la loro infettività nelle cellule umane. Il giornale annunciava che il WIV aveva sviluppato il proprio sistema di genetica inversa, seguendo l'esempio degli americani. Comprendeva anche un dettaglio preoccupante: il lavoro, finanziato in parte dalla sovvenzione del NIH, era stato svolto in un laboratorio BSL-2. Ciò significava che gli stessi virus che Daszak stava presentando come un chiaro e presente pericolo per il mondo venivano studiati in condizioni che, secondo Richard Ebright, corrispondevano al livello di biosicurezza di uno studio dentistico statunitense.

Ebright ritiene che un fattore in gioco fosse il costo e l'inconveniente di lavorare in condizioni di alto contenimento. La decisione del laboratorio cinese di lavorare a BSL-2, dice, avrebbe effettivamente aumentato [ndr] i tassi di progresso, a parità di condizioni, di un fattore da 10 a 20: un enorme vantaggio.

Il lavoro alla WIV stava infatti procedendo rapidamente. Nel 2017, Daszak e Shi hanno seguito un altro studio, sempre al BSL-2, che ha potenziato il lavoro di Baric nella Carolina del Nord. Il WIV ha continuato a portare alla luce dozzine di nuovi coronavirus simili alla SARS nelle caverne dei pipistrelli e ha riferito di aver creato chimere con otto di loro fondendo i picchi dei nuovi virus al telaio di WIV1. Due di loro si sono replicati bene nelle cellule umane. Erano, a tutti gli effetti, agenti patogeni nuovi di zecca.

La rivelazione che il WIV stava lavorando con virus simili alla SARS in condizioni di sicurezza scadenti ha portato alcune persone a rivalutare la possibilità che SARS-CoV-2 possa essere emerso da qualche tipo di incidente di laboratorio. Questo è un casino, il virologo della Columbia University Ian Lipkin, coautore del documento seminale sostenendo che il covid deve aver avuto un'origine naturale, ha detto al giornalista Donald McNeil Jr. Non sarebbe dovuto succedere. Le persone non dovrebbero guardare i virus dei pipistrelli nei laboratori BSL-2. La mia visione è cambiata.

Ma il WIV non ha infranto alcuna regola lavorando al BSL-2, afferma Filippa Lentzos, esperta di biosicurezza al King's College di Londra. Non ci sono standard applicabili su ciò che dovresti e non dovresti fare. Dipende dai singoli paesi, istituzioni e scienziati. E in Cina, dice, la vertiginosa crescita della ricerca biologica ad alta tecnologia non è stata accompagnata da un equivalente aumento della sorveglianza.

In un'e-mail, Zhengli Shi ha affermato di aver seguito le regole cinesi simili a quelle degli Stati Uniti. I requisiti di sicurezza si basano sul virus che stai studiando. Poiché non è stato confermato che i virus dei pipistrelli come WIV1 causino malattie negli esseri umani, il suo comitato per la biosicurezza ha raccomandato BSL-2 per ingegnerizzarli e testarli e BSL-3 per qualsiasi esperimento sugli animali.

In risposta alle domande sulla decisione di condurre la ricerca in condizioni BSL-2, Peter Daszak ha inoltrato una dichiarazione di EcoHealth Alliance affermando che l'organizzazione deve seguire le leggi locali dei paesi in cui lavoriamo e che il NIH aveva stabilito che la ricerca era non guadagno di funzione.

Interrogare la Cina

Tuttavia, non esiste una legge contro l'uso di una sicurezza di laboratorio più rigorosa e, secondo Baric, questi virus lo meritano. Non direi mai che WIV1 o SHC014 dovrebbero essere studiati al BSL-2, perché possono crescere nelle cellule umane primarie, dice. C'è qualche rischio associato a quei virus. Non abbiamo idea se potrebbero effettivamente causare gravi malattie in un essere umano, ma vuoi peccare per eccesso di cautela ... Se studi un centinaio di virus di pipistrello diversi, la tua fortuna potrebbe esaurirsi.

Da quando è iniziata la pandemia, Baric non ha detto molto sulle possibili origini del virus o sui suoi omologhi cinesi. In diverse occasioni, tuttavia, ha tranquillamente segnalato problemi di sicurezza presso la WIV. Nel maggio 2020, quando pochi scienziati erano disposti a prendere in considerazione una perdita di laboratorio in pubblico, ha pubblicato un documento riconoscendo che la speculazione sulla fuga accidentale dal laboratorio probabilmente persisterà, date le grandi raccolte di campioni di viroma di pipistrello conservati nei laboratori dell'Istituto di virologia di Wuhan, la vicinanza della struttura all'inizio dell'epidemia e le procedure operative presso la struttura. Ha segnalato Il documento BSL-2 di Daszak e Shi , nel caso qualcuno non avesse capito quello che stava dicendo.

Ralph Baric dell'Università della Carolina del Nord è specializzato nell'ingegneria genetica dei coronavirus nell'ambito della ricerca su vaccini e farmaci.

FOTO DI CORTESIA

Anche il National Institutes of Health ha rivisto i suoi legami con il laboratorio di Wuhan. Nell'aprile del 2020, il NIH ha sospeso la sua sovvenzione a EcoHealth Alliance per la ricerca sui virus dei pipistrelli. In un lettera di follow-up a Daszak l'8 luglio, si è offerto di ripristinare la sovvenzione, ma solo se EcoHealth Alliance potesse dissipare le sue preoccupazioni, rilevando i rapporti secondo cui il WIV ha condotto ricerche presso le sue strutture in Cina che pongono seri problemi di sicurezza biologica per altri paesi. Ha aggiunto: Temiamo che WIV non abbia soddisfatto i requisiti di sicurezza ai sensi del premio e che EcoHealth Alliance non abbia soddisfatto i suoi obblighi di monitorare le attività del suo subdestinatario.

Il codice genetico di SARS-CoV-2 non assomiglia a quello di nessun virus che il WIV stava coltivando nel suo laboratorio, come WIV1, e Baric dice che crede ancora che uno spillover naturale sia la causa più probabile. Ma conosce anche gli intricati rischi del lavoro abbastanza bene da vedere un possibile percorso verso i guai. Ecco perché, nel maggio di quest'anno, si è unito ad altri 17 scienziati in una lettera sulla rivista Science in cui chiedeva un'indagine approfondita del laboratorio del suo ex collaboratore e delle sue pratiche. Vuole sapere quali barriere erano in atto per impedire a un agente patogeno di scivolare nella popolazione di Wuhan di 13 milioni, e forse nel mondo.

Ammettiamolo: ci saranno virus sconosciuti nel guano, o tamponi orali, che spesso sono raggruppati. E se stai tentando di coltivare un virus, avrai nuovi ceppi che verranno rilasciati sulle cellule di coltura, dice Baric. Alcuni cresceranno. Potresti ottenere ricombinanti unici. E se questo è stato fatto a BSL-2, allora ci sono domande che vuoi porre.

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