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Un filo rosso collega l’America, Wuhan e il covid

Il laboratorio di Wuhan, anche con i finanziamenti del NIH americano, ha emulato le tecniche statunitensi per costruire nuovi coronavirus in laboratorio, ma in condizioni di sicurezza non adeguate.

di Rowan Jacobsen 30-06-21
Nel 2013, il virologo americano Ralph Baric ha avvicinato Zhengli Shi a un incontro. Baric era un grande esperto di coronavirus, con centinaia di pubblicazioni al suo attivo, e Shi, insieme al suo team dell'Istituto di virologia di Wuhan, in una caverna di pipistrelli, in un campione di guano, aveva rilevato il genoma di un nuovo virus, chiamato SHC014, che era uno dei due parenti più stretti del virus SARS originale, anche se 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 ha potuto 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 spike è ciò che consente a un coronavirus di penetrare in una cellula. Il prodotto risultante avrebbe dimostrato l’eventuale unione della proteina spike di SHC014 con le cellule umane.

Se fosse successo, avrebbe portato avanti il suo progetto a lungo termine di sviluppo di 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 i nuovi ceppi. Per sviluppare un vaccino universale in gradi di suscitare una risposta anticorpale contro una gamma di virus simili alla SARS, è necessario mostrare al sistema immunitario un cocktail di proteine spike. SHC014 avrebbe potuto essere uno di questi.

Baric ha chiesto a Shi se poteva avere i dati genetici per SHC014. "È stata così gentile da inviarci quelle sequenze quasi immediatamente", ricorda. 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. Il prodotto ha mostrato una "robusta replicazione" nelle cellule umane, la prova che la natura era piena di coronavirus pronti ad attaccare direttamente le persone.

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

Il virologo americano era una leggenda nel suo settore, ma non importa quante precauzioni di sicurezza siano state prese, c'è sempre la possibilità che un virus mai visto prima possa sfuggire e scatenare un'epidemia. Baric sentiva che le misure estreme prese 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.

Il suo articolo del 2015, A SARS-like cluster of circulating bat coronaviruses shows potential for human emergence, si è basato su una tecnologia genetica all'avanguardia per allertare il mondo civilizzato di un pericolo incombente alla sua periferia. Ha anche rianimato le preoccupazioni sugli esperimenti di guadagno di funzione. Nell’articolo, ha spiegato le precauzioni extra che aveva preso e ha presentato la ricerca come un caso 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 possono a loro volta ritenere che studi simili che costruiscono virus ipotetici basati su ceppi circolanti siano troppo rischiosi da portare avanti".

Il NIH ha deciso che ne valeva la pena. Con una decisione potenzialmente fatale, ha finanziato un lavoro simile a quello di Baric presso l'Istituto di virologia di Wuhan, che ha presto utilizzato la propria tecnologia di genetica inversa per creare numerosi schemi di coronavirus. Inosservata dalla maggior parte, tuttavia, vi è stata una differenza chiave che ha spostato significativamente 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 di laboratorio, i riflettori sono caduti sul finanziamento americano della ricerca a bassa sicurezza del laboratorio di Wuhan. Oggi un coro di scienziati, tra cui Baric, si fa avanti per dire che si è trattato di un passo falso. Anche se non vi è alcun collegamento con il covid-19, consentire il lavoro su virus dei pipistrelli potenzialmente pericolosi al BSL-2 è "un vero scandalo", afferma Michael Lin, un bioingegnere della Stanford University. 

La preoccupazione crescente 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 finanziare la ricerca sui "supervirus" negli Stati Uniti e di "commettere un grosso errore" a scambiare il know-how con la Cina. Paul ha ripetutamente chiamato in causa Fauci e ha chiesto di sapere se aveva finanziato la ricerca sul guadagno di funzione in quel paese. Fauci ha negato l'accusa, affermando categoricamente: "Il NIH non ha mai, e non lo farà ora, finanziato la ricerca sul guadagno di funzione nell'Istituto di virologia di Wuhan".

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, per esempio, rendendoli più facili da diffondere nell'aria. La ricerca cinese non aveva l'obiettivo specifico di rendere i virus più mortali e, invece della stessa SARS, ne ha utilizzato i cugini stretti, il cui rischio reale per l'uomo era sconosciuto. Determinare il rischio, infatti, era l’obiettivo della ricerca.

Il NIH non ha ancora spiegato completamente il suo processo decisionale e non ha risposto alle domande. Citando un'indagine in corso, ha rifiutato di rilasciare copie della sovvenzione che ha inviato all'istituto di Wuhan di circa 600.000 dollari tra il 2014 e il 2019. Ha anche rivelato poco sul suo nuovo sistema per valutare i rischi di guadagno di funzione, che viene svolto da un comitato di revisione anonimo le cui deliberazioni non sono rese pubbliche. L'agenzia non accetta la speculazione, da parte di Paul e altri, che ciò che è accaduto replichi uno scenario che lo stesso Fauci aveva delineato in un articolo del 2012 in cui discuteva la ricerca sui germi pandemici.

"Si prenda in considerazione questo scenario ipotetico", ha scritto Fauci. "Un importante esperimento sul guadagno di funzione che coinvolge un virus con un serio potenziale pandemico viene eseguito in un laboratorio ben regolamentato di livello mondiale da investigatori esperti, ma le informazioni dell'esperimento vengono poi utilizzate da un altro scienziato che non ha simili 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, portando a un focolaio e innescando una pandemia?"

Un campanello d'allarme

Le accuse di Paul a Fauci hanno portato un nuovo controllo sulla relazione tra il laboratorio di Ralph Baric all'UNC e quello di Zhengli Shi al WIV, con alcune narrazioni che dipingono Baric come il maestro Sith della SARS e Shi come il suo apprendista. Condividevano le risorse: per esempio, Baric ha inviato i topi transgenici con recettori polmonari umani a Wuhan. Ma dopo la loro collaborazione iniziale, i due centri sono diventati più simili a concorrenti. Erano in una corsa per identificare i coronavirus pericolosi, valutare la potenziale minaccia e sviluppare contromisure come i vaccini.

Per Baric, questo tipo di ricerca è iniziata alla fine degli anni 1990. I coronavirus erano quindi considerati a basso rischio, ma gli studi di Baric sulla genetica che permetteva ai virus di entrare nelle cellule umane lo hanno convinto che alcuni avrebbero potuto essere solo a poche mutazioni dal saltare la barriera delle specie.

Questa impressione ha ricevuto una conferma nel 2002-'03, quando la SARS è scoppiata nel sud della Cina, infettando 8.000 persone. Per quanto grave sia stato, dice Baric, abbiamo corso un serio rischio. La malattia non si è diffusa da una persona all'altra fino a circa un giorno dopo la comparsa dei sintomi gravi, rendendo più facile arginarla con le quarantene e la ricerca dei contatti. Solo 774 persone sono morte in quell'epidemia, ma se fosse stata trasmessibile facilmente come SARS-CoV-2, "avremmo avuto una pandemia con un tasso di mortalità del 10 per cento", afferma Baric. 

Pur considerando la SARS come un evento occasionale, nel 2012 è emersa la MERS e ha iniziato a infettare le persone in Medio Oriente. "Per me personalmente, è stato un campanello d'allarme il fatto che il mondo animale veda la presenza di molti più ceppi pronti per il movimento tra le specie", afferma Baric.

Allora, esempi di tali pericoli erano già stati scoperti dal team di Shi, che aveva trascorso anni a campionare i pipistrelli nel sud della Cina per individuare l'origine della SARS. Il progetto faceva parte di uno sforzo globale di sorveglianza della diffusione dei virus guidato dall'organizzazione no profit statunitense EcoHealth Alliance. Questa organizzazione, che ha un reddito annuo di oltre 16 milioni di dollari, con oltre il 90 per cento da sovvenzioni governative, ha sede a New York, ma collabora con gruppi di ricerca locali in altri paesi per svolgere attività sul campo e in laboratorio. L’istituto di Wuhan era il suo gioiello della corona e Peter Daszak, presidente di EcoHealth Alliance, è stato coautore con Shi della maggior parte dei suoi articoli 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 ha dimostrato che avrebbe potuto infettare direttamente le cellule umane, confermando che virus simili alla SARS pronti a passare direttamente dai pipistrelli agli umani già si annidavano nel mondo naturale. Ciò ha reso evidente, hanno sostenuto Daszak e Shi, che i coronavirus dei pipistrelli rappresentavano una "sostanziale minaccia globale". 

Molti degli altri virus non potevano essere coltivati, ma il sistema di Baric ha fornito un modo per testare rapidamente le loro proteine spike trasformandoli in virus simili. Quando il prodotto realizzato usando SHC014 si è dimostrata in grado di infettare le cellule umane in un piatto, Daszak ha detto alla stampa che queste rivelazioni "fanno passare 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 un laboratorio, di un nuovo rischio non naturale", ha detto a “Nature” il microbiologo di Rutgers Richard Ebright, un 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, era ancora debole rispetto alla SARS, certamente non il supervirus che il senatore Paul avrebbe suggerito in seguito. Nel complesso, la repressione del NIH non è mai stata del tutto convinta. Includeva una clausola che concedeva eccezioni "nel caso 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 potuti andare avanti, ma anche tutti quelli che richiedevano l'esenzione. Le restrizioni ai finanziamenti sono state revocate nel 2017 e sostituite con un sistema più indulgente.

Tute e respiratori Tyvek

Se il NIH stava cercando uno scienziato che mettesse a proprio agio i regolatori con la ricerca sul guadagno di funzione, Baric era la scelta più ovvia. Per anni ha insistito per ulteriori misure di sicurezza, e si è preso la briga di sottolinearle nel suo articolo del 2015, come se stesse modellando la strada da seguire. Il CDC riconosce quattro livelli di biosicurezza e raccomanda quali agenti patogeni dovrebbero essere studiati a ogni stadio.

Il livello di biosicurezza (BSL) 1 è per gli organismi non pericolosi e non richiede praticamente alcuna precauzione: indossare un camice da laboratorio e guanti se necessario. Il BSL-2 è per agenti patogeni moderatamente pericolosi che sono già endemici nell'area, e sono indicati interventi relativamente blandi: chiudere la porta, indossare protezioni per gli occhi, smaltire i materiali di scarto in autoclave. Il BSL-3 è dove le cose si fanno serie. È per gli agenti patogeni che possono causare malattie gravi attraverso la trasmissione respiratoria, come l'influenza e la SARS, e i protocolli associati includono più barriere a un’eventuale fuga. 

I laboratori sono delimitati da due serie di porte a chiusura automatica e con serratura, l'aria viene filtrata e il personale utilizza mascherine DPI e N95 complete ed è sotto sorveglianza medica. BSL-4 è per i più nocivi, come Ebola e Marburg: all'arsenale si aggiungono tute integrale e sistemi aerei dedicati.

Nel laboratorio di Baric, i prodotti sperimentali sono stati studiati al BSL-3, potenziate con passaggi aggiuntivi come tute in Tyvek, doppi guanti e respiratori ad aria compressa per tutti i lavoratori. Le squadre di primo intervento locali 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 disponevano di procedure per gestire gli scienziati in arrivo. Era probabilmente una delle strutture BSL-3 più sicure al mondo. Ciò non è stato ancora sufficiente per prevenire una serie 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 emergano più coronavirus trasmessi da pipistrelli in Cina, utilizzando lo stesso tipo di tecniche sperimentate da Baric. Parte di quel lavoro doveva essere subappaltato all'Istituto di virologia di Wuhan.

Due anni dopo, Daszak e Shi hanno pubblicato un articolo che riportava come il laboratorio cinese avesse progettato diverse versioni di WIV1 e testato la loro infettività nelle cellule umane. Il documento ha annunciato che il laboratorio di Wuhan (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 NIH, era stato svolto in un laboratorio BSL-2. Ciò significava che gli stessi virus che Daszak sosteneva come un pericolo chiaro e attuale per il mondo venivano studiati in condizioni che, secondo Richard Ebright, corrispondevano "al livello di biosicurezza di uno studio dentistico americano".

Ebright crede che un fattore in gioco sia stato il costo e l'inconveniente di lavorare in condizioni di alto contenimento. La decisione del laboratorio cinese di lavorare al BSL-2, dice, avrebbe "aumentato efficacemente i tassi di progresso, a parità di altre condizioni, di un fattore da 10 a 20", un vantaggio enorme.

Il lavoro al WIV stava effettivamente procedendo rapidamente. Nel 2017, Daszak e Shi hanno seguito un altro studio, sempre al BSL-2, che è andato oltre il lavoro di Baric in North Carolina. Il WIV aveva continuato a portare alla luce dozzine di nuovi coronavirus simili alla SARS nelle caverne dei pipistrelli e ha riferito di aver creati otto virus fondendo le proteine spike a partire da 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 potesse essere emerso da un qualche tipo di incidente di laboratorio. “È un bel guaio”, ha dichiarato al giornalista Donald McNeil Jr. il virologo della Columbia University Ian Lipkin, coautore del documento seminale in cui si sosteneva che il covid doveva avere un'origine naturale. “Non sarebbe dovuto succedere. Le persone non dovrebbero guardare i virus dei pipistrelli nei laboratori BSL-2. Il mio punto di vista è cambiato".

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 esistono standard applicabili su ciò che dovresti e non dovresti fare. Dipende dai singoli Paesi, istituzioni e scienziati”. E in Cina, dice, l'ascesa vertiginosa della ricerca biologica ad alta tecnologia non è stata accompagnata da un aumento equivalente della supervisione.

In una 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 si stanno studiando. Poiché non è stato confermato che 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 effettuare 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 opera" e che il NIH aveva determinato che la ricerca non era "guadagno di funzione".

I dubbi sono legittimi

Tuttavia, non esiste alcuna legge contro l'utilizzo di una sicurezza di laboratorio più rigorosa e, secondo Baric, questi virus lo meritano. "Non sosterrei 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 possano effettivamente causare gravi malattie in un essere umano, ma è meglio peccare per eccesso di cautela.

Dall'inizio della pandemia, Baric non ha detto molto sulle possibili origini del virus o sui suoi omologhi cinesi. In diverse occasioni, tuttavia, ha segnalato problemi di sicurezza al WIV. Nel maggio del 2020, quando pochi scienziati erano disposti a prendere in considerazione una fuga da un laboratorio in pubblico, ha pubblicato un documento in cui riconosceva che "le speculazioni sulla fuga accidentale dal laboratorio probabilmente persisteranno, 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 anche fatto cenno a Daszak e il documento BSL 2 di Shi, nel caso qualcuno non avesse capito cosa stava dicendo.

Anche il National Institutes of Health ha rivisitato i suoi legami con il laboratorio di Wuhan. Nell'aprile del 2020, il NIH ha interrotto la sua sovvenzione a EcoHealth Alliance per la ricerca sui virus dei pipistrelli. In una lettera a Daszak l'8 luglio, si è offerto di ripristinare la sovvenzione, ma solo se EcoHealth Alliance avesse potuto dare una risposta alle preoccupazioni sui livelli di biosicurezza per gli altri paesi. Inoltre aggiungeva: "Temiamo che WIV non abbia soddisfatto i requisiti di sicurezza previsti dal finanziamento 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 era noto coltivare nel suo laboratorio, come WIV1 e Baric afferma di credere ancora che una origine naturale sia la causa più probabile. Ma conosce anche gli intricati rischi del lavoro abbastanza bene da vedere un possibile percorso a rischio. Ecco perché, nel maggio di quest'anno, si è unito ad altri 17 scienziati in una lettera sulla rivista “Science”, chiedendo un'indagine approfondita sul laboratorio del suo ex collaboratore e sulle sue pratiche. Vuole sapere quali misure di sicurezza erano state messe in atto per impedire a un agente patogeno di insinuarsi nella popolazione di Wuhan di 13 milioni, e forse nel mondo.

“E’ inevitabile: ci saranno virus sconosciuti nel guano, o tamponi orali, che spesso vengono raggruppati. E se si sta tentando di coltivare un virus, si avranno nuovi ceppi che verranno rilasciati su cellule di coltura", afferma Baric. "Alcuni cresceranno. Si potrebbero ottenere ricombinanti unici. E se questo è stato fatto a BSL-2, allora ci sono domande da porsi”.

(rp)
  • Durante un'udienza dell'11 maggio 2021, il senatore Rand Paul ha affrontato Anthony Fauci sul finanziamento della ricerca sui virus dei pipistrelli da parte del National Institutes of Health. Greg Nash / AP
  • Ralph Baric della University of North Carolina è specializzato nell'ingegneria genetica dei coronavirus come parte della ricerca sui vaccini e sui farmaci. Foto di cortesia