Napisao Simon Wain-Hobson | 27. lipnja 2022
Znanost se bavi proučavanjem načina na koji prirodni svijet funkcionira i smišljanjem strojeva, lijekova i cjepiva koji život na planetu čine malo lakšim. Razumijevanje i mašta omogućuju znanstvenicima da daju predviđanja, koja zatim moraju biti potvrđena eksperimentom. Ipak, u dinamičnim situacijama koje uključuju višestruke varijable, kao u biologiji, to može biti iznimno teško. Kao što je Yogi Berra slavno rekao: “Teško je davati predviđanja, posebno o budućnosti.”
Mnogi virolozi podupiru takozvane eksperimente povećanja funkcije za koje tvrde da omogućuju predviđanja budućih pandemija i proaktivni preventivni razvoj lijekova i cjepiva. Ovo je istraživanje postalo poznato 2011. kada su dvije skupine prilagodile viruse ptičje gripe kako bi se mogli učinkovito prenositi zrakom između tvorova. Ako ikada budu pušteni, ovi novi patogeni mogli bi izazvati pandemiju kod ljudi. Pandemijski potencijal ovih virusa nije bio slučajan, bio je to željeni kraj igre.
Takvi eksperimenti mogu točno identificirati mutacije koje bi mogle utjecati na karakteristike patogena, međutim, ne postoji jamstvo da će sljedeći pandemijski virus slijediti bilo koju od genetskih smjernica koje je odredilo istraživanje povećanja funkcije. Potencijalno veliki broj genetskih mutacija mogao bi utjecati na ponašanje virusa, mijenjajući svojstva virusa na način koji bi se mogao pokazati teško predvidljivim. Iako visoka letvica znanstvenih dokaza, koju zahtijeva današnja znanost, znači da se pouzdani rezultati mogu dobiti samo neetičkim cijepljenjem ljudi, bilo bi mudro smatrati ove umjetno stvorene viruse sposobnima za fenomenalnu virulentnost. Istraživanje povećanja funkcije ima veliku cijenu: svijet postaje opasnije mjesto.
Postoje alternativni pristupi. Iako su metode poput izazivanja “gubitka” funkcije u sumnjivoj mutaciji također nesavršene u smislu predviđanja sljedeće pandemije, barem ne predstavljaju rizik stvaranja jedne nove [pandemije].
Rizičan način predviđanja pandemije. Da bismo potencijalnu štetu istraživanja povećanja funkcije za pojačavanje patogena stavili u koncept, postoji jedan posebno ilustrativan primjer: studija iz 2014. u kojoj su istraživači još jednom preobrazili virus ptičje gripe u onaj koji je bio visoko prenosiv između tvorova, ovaj put u nojev soj H7N1. Općenito je prihvaćeno da ako se virus gripe prenosi između tvorova, to će učiniti i među ljudima. Dakle, vrijedno je napomenuti da ovaj virus koji se navodno prenosi s osobe na osobu nije izgubio virulenciju. Oko 70 posto tvorova zaraženih novim sojem virusa H7N1, prenosivog zrakom, eutanazirano je zbog lošeg stanja.
Takav postotak bio bi manji od smrtnosti pandemije španjolske gripe 1918., za koju se smatra da je ubila oko 2 posto zaraženih; Smrtnost od 70 posto u rangu je s ebolom. Ipak, informacije o ovom novom virusu postoje na webu; pdf se može besplatno preuzeti.
Eksperimenti s povećanjem funkcije, poput legitimnog rada na visoko virulentnim ljudskim patogenima, nisu bez inherentnih rizika po biološku sigurnost. Laboratorijske nesreće se događaju. Mnogi istraživači vjeruju da je pandemija gripe 1977., uzrokovana virusom H1N1 koji nije viđen desetljećima, potekla iz laboratorija negdje u istočnoj Aziji. (Drugi sumnjaju na nesreću u ispitivanju cjepiva.) Zatim je prerasla u sezonsku gripu i kružila sljedećih 45 godina. Ako je ikada došlo do curenja iz laboratorija ili namjernog puštanja laboratorijski pojačanog virusa rekonstruiranog iz objavljenih podataka, posljedice bi mogle biti pandemijske.
Unatoč rizicima, velika većina virologa nije kritizirala istraživanje povećanja funkcije iz najmanje tri razloga. Prvo, neki znanstveni administratori na najvišoj razini to su otvoreno poduprli novcem od poreza. Drugo, nitko ne želi govoriti o tamnoj strani znanosti iz straha da će biti označen kao zviždač. Kao što je pjesnik jednom napisao: “Smij se i svijet će smijati se s tobom, zaplači – plakat ćeš sam.” Treće, mnogi virolozi vjeruju da je granica između istraživanja poboljšanja funkcije i osnovne virologije vrlo tanka i da će svaka regulacija spriječiti razvoj polja. Istina je da je zakonodavstvo u znanosti tupo oruđe, osim ako je predmetno pitanje vrlo jasno, kao što je, na primjer, slučaj s uređivanjem gena ljudskih embrija.
Alternativni pristupi predviđanju rizičnih virusa. Dok istraživanje povećanja funkcije ne može dati predviđanja pandemije – postoji previše načina na koje bi nove mutacije mogle utjecati na karakteristike virusa – koji bi se eksperimenti mogli izvesti koji bi virolozima dali informacije koje traže? U današnjem jeziku, sve se svodi na identificiranje mutacija u genima životinjskog virusa koje im omogućuju da dobro rastu i učinkovito se prenose među sisavcima.
Za viruse ptičje influence ili koronaviruse šišmiša, znanstvenici mogu konstruirati mutacije u izoliranim genima za ključne proteine na površini virusa (hemaglutinin za influencu i šiljak za koronaviruse) i generirati virusne pseudotipove. To u osnovi znači presađivanje površinskih proteina na virus s bezopasnim iskustvom kod ljudi. Pomoću ove metode istraživači mogu identificirati katalog mutacija koje mogu pomoći pseudotipovima da zaraze ljudske stanice. Druga metoda uključuje korištenje derivata virusa s jednim ciklusom — virusa koji nose genetsku leziju koja ih ograničava na jedan krug rasta . Derivati s jednim ciklusom omogućuju istraživačima da identificiraju mutacije u genima koji nisu hemaglutinin ili šiljak koji bi mogao pomoći virusu da se prilagodi novoj stanici domaćinu.
Virusi kokošje gripe iz 13 različitih skupina prešli su na ljude nekoliko tisuća puta, iako niti jedan od tih jedinstvenih događaja nije izazvao epidemiju. Trenutna virologija sposobna je analizirati veliki broj gena iz ovih virusa bez pribjegavanja metodama povećanja funkcije. Vjerojatno bi se pojavile ponavljajuće mutacije, a istraživači bi mogli generalizirati njihov učinak na prijenos virusa.
Što je s proučavanjem cijelih virusa? Doista, virolozi bi trebali izolirati životinjske viruse iz ogromnog broja terenskih uzoraka, sekvencirati njihove genome i testirati njihov rast na ljudskim stanicama. Sve dok se ne uzgajaju na neodređeno vrijeme, što bi dovelo do bolje prilagodbe ljudskim stanicama, ili u velikom broju, ti će eksperimenti dati vrlo korisne podatke. Istraživači koji su pronašli virus s jedinstvenim genetskim promjenama mogli su ih mutirati tako da odgovaraju dosljednom slijedu među životinjskim virusima za virusnu liniju. Na taj bi način mogli vidjeti je li izgubljena sposobnost zaraze i dobrog rasta u ljudskim stanicama. Takav se rad naziva virologija gubitka funkcije i ne uzrokuje nikakve probleme. To traje već stoljećima i slično je razvoju oslabljenih virusnih cjepiva.
Kroz takve pokuse virolozi bi saznali što se događa u stvarnom svijetu i razvili ideju o virusima koji bi mogli predstavljati opasnost za ljude. Podaci bi se mogli preklapati s podacima iz virusnih pseudotipova ili virusnih eksperimenata s jednim ciklusom, što bi pomoglo daljnjem razumijevanju prirodnih virusa.
Ipak, postoji “ali”.
U biologiji je važna genska pozadina. Ista mutacija može dati različite rezultate u različitim sojevima. To ukazuje da se utjecaj nekih od ovih mutacija ne može lako ekstrapolirati. S druge strane, ovo sugerira da bi skup mutacija koje bi virus mogle učiniti pandemijskom prijetnjom mogao biti velik, što bi predstavljalo problem i za istraživanje povećanja funkcije i za alternativne pristupe. Postoji mnoštvo drugih vrlo detaljnih viroloških argumenata o tome zašto je predviđanje pandemije gotovo nemoguće.
Teza o dobitku funkcije karakterizirana je uvjerenjem da je virologija slična inženjerstvu; samo definirajte (očito mali) broj permutacija mutacija koje dopuštaju virusu da prijeđe i prenese između ljudi, i “shvatit ćemo već nekako.” Biologija i evolucija su zaboravljene.
Virusna evolucija nije inženjerska vježba. Iz evolucijske perspektive, ideja da “niste osvojili srebro, već izgubili zlato” je besmislena; postoji više od jedne prilagodbe koja može omogućiti vrsti ili virusu da napreduje. Čak i ako istraživanje povećanja funkcije pronađe mutaciju koja daje neku opasnu osobinu virusu, to ne znači da su istraživači pronašli sljedećeg pandemijskog ubojicu. Istražujući još jedno složeno pitanje, Paul Simon smislio je 50 načina da napustite ljubavnika.
Čini se da svijet izlazi iz pandemije COVID-a. Milijarde dolara bit će potrošene tijekom sljedećeg desetljeća na pripravnost za pandemiju, i iako bismo voljeli znati koji je sljedeći pandemijski soj virusa, nemojte računati na to da ćete to saznati uskoro.
Ron Fouchier, virolog iz Nizozemske i jedan od glavnih protagonista stvaranja “jačanja funkcije” gripe, na konferenciji 2014. rekao je da bi mu moglo trebati 30 godina da utvrdi genetiku prijenosa ptičje gripe na ljude. Budući da većina nas ne može vidjeti dulje od dvije, 30 godina je bio eufemizam za “ne znam”. Istraživanje povećanja funkcije nikada ne može ispuniti svoje obećanje, a to je predviđanje sljedećeg pandemijskog soja gripe koji će omogućiti pripremu preventivnih lijekova i cjepiva.
Virolozi moraju prestati zuriti u kristalnu kuglu i nastaviti s nemilosrdnim poslom razumijevanja i borbe protiv virusa. U suradnji s industrijom već su napravili fantastičan posao sa SARS-CoV-2 u smislu brze dijagnostike, lijekova i cjepiva.
Virolozima nikada nije bio zadatak učiniti svijet opasnijim mjestom.
