科技日报记者张佳星
“在这里,我们报告了一项规模最大的、人工合成的,可复制的生命形态。”一篇年发表在《美国科学院院刊》(PNAS)的论文在摘要里豪情四溢地写道:这项研究完成了一种全长29.7kb的SARS样冠状病*的从头设计、合成和激活。
论文详细记录了从头设计、合成并激活SARS样冠状病*的方法,并特别验证了这种人造病*不仅能让小鼠感染患病,还能侵袭人类的气道上皮细胞!
该论文的通讯作者是被称为“冠状病*之父”的美国北卡罗来纳大学流行病学系教授拉尔夫·巴里克。
“现在我们有能力设计、合成各类SARS样冠状病*。”巴里克在论文发表时,这样介绍其团队的实力。
30年打磨,才有设计合成SARS样冠状病*的能力
新冠病*是SARS样冠状病*的一种。巴里克拥有设计、合成各类SARS样冠状病*的能力。
在论文中提到,“设计、合成”是指无需自然中的病*,只需要使用商业合成的DNA“碎片”,就能造出一个病*。
这就好比用通用的“乐高积木”做拼装,不仅要拼接巨大的3万块遗传序列(新冠病*核酸序列较长、30KB左右),拼装后要让它“活”起来,具有侵袭细胞的能力。(注:RNA病*的制造还需要反转录、重生、收获的过程)
突破生命与非生命的界限,花费了巴里克将近30年的研究。年巴里克公开了对病*基因重组的研究,自那以来,他一直在探究用分子生物学的手段剖析、操控、创造冠状病*,在不同的病*上进行重组、克隆、修饰、改造。
数据显示,年以来巴里克以自身名义或者作为指导教师共发表余篇论文,其中关于冠状病*的论文高达篇。
年,巴里克领导团队建立了世界上第一个以片段组装为基础的鼠肝炎病*反向遗传系统。依靠这套系统,科学家对病*的研究可以在活体内进行,通过改变病*的基因或者结构,来了解每个基因在病*与宿主相互作用时发挥的作用。
病*没有宏观世界里的“头”“胳膊”“躯干”,不能一眼看去就知道功能,这套系统让巴里克有了“庖丁解牛”的能力。
这些工作都是极具突破性的,巴里克因此有了“庖丁解牛”再重新拼装成“活牛”的整套技术体系。他甚至可以给病*不断更换“组件”,别人手里的病*“换了心、肝、脾、肺就活不了了”,但巴里克掌握了冠状病*的基因组奥秘,想制造怎样的病*就就任意组合,都能得到活病*。
冠状病*能致命了,巴里克经费拮据的状况大有改观
但在年之前的冠状病*少有造成人畜共患病的,即便是感染人也只有轻微感冒症状。例如巴里克研究的鼠肝炎病*(mousehepatitisvirus,MHV)就不能感染人,这使得巴里克冠状病*的研究举步维艰,申请经费的努力屡次被拒。
巴里克曾回忆研究无资助时的绝望:欲哭无泪,坐在办公室开始思考未来的职业道路,如果必须要放弃钟爱的科研事业,会考虑去做一个救生员或游泳教练。
直到年SARS的出现。SARS用实力证明冠状病*能够致命,并对人类产生巨大的危害,这给巴里克的研究带来新生。
SARS爆发后,巴里克实验室的研究经费大幅增加,先后发表多篇有关SARS与MERS病*机理与治疗的相关研究,也收获了大量病*制造技术的专利授权。
经费的大起大落,让巴里克明白,冠状病*从头制造的问题解决了还不够,让冠状病*有持续的感染力、传播力、致病能力,才能让自己的研究获得源源不断的支持。
有了经费,巴里克团队通过基因重组技术定向培养了大量的、在传代中不断变异的冠状病*。年8月,在经历不知道多少代的病*有明显目的性的定向培养后,一株能够成功导致小鼠快速死亡的突变出现了,而且这种新型病*可以感染给人类,并导致肺炎和较高的死亡率。
有了经费,巴里克在随后的几年里进行了更加丰富的研究,例如使用马里兰州野生动物保护区和动物园的动物样本,进行感染机理研究,以获取更广泛的感染能力。
巴里克的研究成果,与德特里克堡共同使用
年,巴里克自己撰文警告称,合成病*序列的技术有被用来制作大规模杀伤性生物武器的潜力。
但这样的撰文在爱好和平的人眼里是警告,对战争贩子来说,这样的“警告”无疑起到了“广告”的作用。
他的多项授权专利的发明人中出现了德特里克堡(位于美国马里兰州弗雷德里克)的研究人员。例如美国专利检索系统中的这项专利(见下图),将美国马里兰州德特里克堡的人员列为共同发明人,这种做法更有利于隐蔽式的分享专利,使德特里克堡实验室的工作人员在今后的病*制备中不必再为此支付专利费用。
“冠状病*之父”是否掌握其他病*武器,亟待调查
年11月,开头提到的论文《合成重组的蝙蝠SARS样冠状病*在培养的细胞和老鼠中具有感染性》在美国科学院院刊上发表,里面记录了整个全新冠状病*从设计、创造到复活,从刺突蛋白的构建到感染试验,整个过程在实验室中复刻了全新冠状病*的产生和感染过程,这一论文当时引发