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徐绰:新冠不是人造病毒
最后更新: 2020-04-30 07:48:11【文/ 观察者网专栏作者 徐绰】
新冠疫情爆发以来,对于病毒来源之探讨一直是个热门话题。虽然各种人造病毒的说法不绝于耳,但对此问题正式发表意见的学者们,绝大多数都认为新冠不是一个人造的病毒。
新冠与近亲SARS对比,最重要的差别在于其对人之超强传染性,而这极可能来自新冠外壳刺突蛋白(spike protein)的变异。因此,对病毒来源之探讨,聚焦于这一点上有其合理性。
本文根据近两个月发表的关于刺突蛋白与人体受体互动的几篇科学论文,来解析为什么众多学者认为新冠并非人造病毒。
一、新冠病毒的高传染性
如果以造成的死亡数,来简单衡量一种病毒对人的危害,那么以致死率和传染性相乘就可以得到答案。
致死率相对简单,就是一个人感染后在平均医疗条件下的死亡率。新冠致死率大约为2-3%左右,比2003年SARS的10%低很多,但还是普通流感的10-20倍,与1918年的大流感不相上下。
而新冠病毒的传染性就比较复杂。传染病的传染性通常用R0值(基本传染数,the Basic Reproduction Number)来表达,它的含意是,在无外力介入阻断传染链的情况下,一个已被感染的人会传染给几个尚未被感染的人,R0值越大则传染力越大。
R0值是根据模型计算出来的,主要包括以下三个变量:感染者可传染他人的时间长度,与感染者每次接触被感染的可能性,人际接触的频率。
三者可以理解为相乘的关系。若任一数值很小或近于0,其他两数值再大,R0 还是近乎0。
目前对新冠病毒的R0值还难以完全确定,但一般认为比普通流感高1-2倍,也比1918年大流感略高。与近亲SARS对比,它R0值的三个变量都比SARS高很多。
从第一项传染时间长度看,感染SARS的人在潜伏期不具传染性,只有在病症爆发期才可能传染他人。但新冠病毒感染者在潜伏期就有传染性,而潜伏期又能长达14天。
从第二项每次接触被感染的可能性来看,新冠病毒外壳表面刺突蛋白和人体细胞膜表面ACE2受体之间的亲和力(affinity)是关注的焦点。
多种研究证明SARS病毒必须和人体细胞膜表面的ACE2受体“握手”,然后才能被ACE2受体从细胞膜表面带入细胞内造成疾病。新冠病毒是SARS病毒近亲,也是透过刺突蛋白和同一个ACE2受体“握手”才能进入人体细胞。这两个蛋白分子的“握手” 可比喻为钥匙与锁的互动,其容易程度或亲和性大小,是决定传染性高低最核心、最关键的因素。
自从2003年SARS风暴之后,研究得最多的领域,就是病毒刺突蛋白和人体细胞膜表面ACE2受体互动的方方面面。新冠的传染性比SARS高很多,目前所有研究皆显示,这主要来自于新冠刺突蛋白受体结合区(RBD,receptor-binding domain)的变异。
“自然”学刊2020年3月19日的一篇论文显示了新冠刺突蛋白的RBD和SARS刺突蛋白的RBD都与ACE2受体结合,而且二者会互相竞争,说明它们是和ACE2受体蛋白上的同一区域结合。论文最重要的一点是,新冠病毒刺突蛋白与ACE2受体结合的亲和性比SARS高10倍左右。这是新冠传染性超强的最根本原因。
从第三项接触频率看,除开社会因素,生物因素涉及病毒在各种不同环境介质中、各种物体表面保存感染活性的平均半衰期。新冠病毒在环境中各种物体表面的存活时间很长,从几十分钟到两三天之久。而无症状感染者具有有限传播力,也会增加健康人群与病原的接触频率。
二、人工设计一个高效冠状病毒刺突蛋白需要什么前提?
接下来从刺突蛋白与ACE2受体互动这一关键步骤来谈它是不是一个人造的病毒。
首先要做一点说明。在这火红的生物科技时代,几十年来分子生物学、基因工程领域不断取得一连串划时代的突破,这亮丽的新科技把一般人炫得眼花缭乱,产生一种既崇拜又恐惧的心理,很少有人去思考基因技术的局限性在何处,以为我们已掌握了多种先进遗传技术,可以无所不能,做到任何事情,尤其是那些很可怕、很骇人的事情。
但事实上,近代遗传工程技术主要表现在对基因/DNA的解析与操作能力的突飞猛进,由于DNA/遗传密码在所有物种中的普世一致性,使得这类技术能够广汎地应用在各种不同领域,并带来飞跃似的进展。但这套技术并不如想象中以为的那样可以随心所欲地用在任何地方,它能不能用得上的一个终极限制因素,就在于我们对标的物是否有足够的知识,尤其是分子生物学知识。
相对于核酸(DNA/RNA)结构之刻板单调,蛋白质真可说是千变万化多彩多姿,每一种蛋白都是很独特的。而且,单单测出了蛋白质的氨基酸序列往往还不能解决问题,因为许多蛋白的功能与它的三维结构息息相关,即使在今天,蛋白三维结构的解析也时常是很有挑战性的。
这里谈到的新冠病毒刺突蛋白,以及和它“握手”的人体细胞表面ACE2受体蛋白,我们对它们三维结构的了解都还处在刚刚起步的阶段。就在上个月,中国西湖大学周强实验室才第一次正式发表了(预印本在2月发表)新冠刺突蛋白与细胞表面受体ACE2 “握手”(结合)的三维结构。
这是一个科学里程碑。但同时也说明一件很重要的事情,那就是,在2020年2月之前,这两个蛋白质结合的三维结构资料并不见于公开文献。如果这三维结构的分子解析度够高,可以据以建立一个电脑模式,在多轮演练试错之后,或许能够试着用来设计一个比新冠刺突蛋白与ACE2受体亲和力更高的刺突蛋白。但是,若对新冠刺突蛋白/ ACE2受体结合体三维结构不了解时,任何实验室都不可能“凭空”设计出一个和ACE2 结合亲和性比SARS高出10倍的新冠刺突蛋白。
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本文仅代表作者个人观点。
- 责任编辑: 陈轩甫 
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