Кланаванне і сінтэз вірусаў: больш хуткі спосаб прадухіліць будучыя пандэміі

• аўтар:
• імя аўтара

  Quantumrun Foresight
• Верасень 29, 2022

Кароткі агляд

Вірусныя захворванні прывялі да прагрэсу ў кланаванні вірусаў для хуткай ідэнтыфікацыі і распрацоўкі вакцын. У той час як нядаўнія даследаванні ўключаюць такія інавацыйныя метады, як выкарыстанне дрожджаў для рэплікацыі SARS-CoV-2, занепакоенасць бяспекай і біялагічнай вайной застаецца. Гэтыя падзеі могуць таксама спрыяць прагрэсу ў персаналізаванай медыцыне, сельскай гаспадарцы і адукацыі, фарміруючы будучыню з больш падрыхтаванымі сектарамі аховы здароўя і біятэхналогіямі.

Кантэкст кланавання і сінтэзу вірусаў

Вірусныя захворванні пастаянна ўяўляюць пагрозу для чалавека. Гэтыя высокапатагенныя інфекцыі прычынялі шмат пакут на працягу ўсёй гісторыі, часта адыгрываючы ключавую ролю ў выніках войнаў і іншых сусветных падзей. Апісанне такіх вірусных выбліскаў, як воспа, адзёр, ВІЧ (вірус імунадэфіцыту чалавека), SARS-CoV (каранавірус цяжкага вострага рэспіраторнага сіндрому), вірус грыпу 1918 года і іншыя, дакументальна сведчаць аб разбуральных наступствах гэтых захворванняў. Гэтыя вірусныя ўспышкі прымусілі навукоўцаў усяго свету кланаваць і сінтэзаваць вірусы, каб хутка іх ідэнтыфікаваць і вырабляць эфектыўныя вакцыны і антыдоты. 

Калі ў 19 годзе пачалася пандэмія COVID-2020, сусветныя даследчыкі выкарыстоўвалі кланаванне для вывучэння генетычнага складу віруса. Навукоўцы могуць злучыць фрагменты ДНК для рэплікацыі геному віруса і ўвесці іх у бактэрыі. Аднак гэты метад не ідэальны для ўсіх вірусаў, асабліва каранавірусаў. Паколькі каранавірусы маюць вялікія геномы, гэта абцяжарвае эфектыўнае размнажэнне бактэрый. Акрамя таго, часткі геному могуць быць нестабільнымі або таксічнымі для бактэрый, хоць прычына яшчэ не да канца зразумелая. 

У адрозненне ад гэтага, кланаванне і сінтэз вірусаў спрыяюць развіццю біялагічнай вайны (BW). Біялагічная вайна вызваляе мікраарганізмы або яды, якія маюць намер забіць, вывесці з ладу або напалохаць праціўніка, адначасова разбураючы нацыянальную эканоміку ў малых дозах. Гэтыя мікраарганізмы класіфікуюцца як зброя масавага знішчэння, таму што нават невялікія колькасці могуць прывесці да шматлікіх ахвяр. 

Разбуральнае ўздзеянне

У 2020 годзе ў гонцы за распрацоўкай вакцыны або лячэння COVID-19 навукоўцы з Бернскага ўніверсітэта ў Швейцарыі звярнуліся да незвычайнага інструмента: дрожджаў. У адрозненне ад іншых вірусаў, SARS-CoV-2 нельга вырошчваць у клетках чалавека ў лабараторыі, што робіць яго складаным для вывучэння. Але каманда распрацавала хуткі і эфектыўны метад кланавання і сінтэзу віруса з дапамогай дражджавых клетак.

Працэс, апісаны ў артыкуле, апублікаваным у навуковым часопісе Nature, выкарыстоўваў звязаную з трансфармацыяй рэкамбінацыю (TAR) для зліцця кароткіх фрагментаў ДНК у цэлыя храмасомы ў дражджавых клетках. Гэты метад дазволіў навукоўцам хутка і лёгка прайграць геном віруса. Метад быў выкарыстаны для кланавання версіі віруса, які кадуе флуоресцентный бялок-рэпарцёр, што дазваляе навукоўцам правяраць патэнцыйныя лекі на прадмет іх здольнасці блакаваць вірус.

Нягледзячы на ​​тое, што гэта адкрыццё дае шмат пераваг перад традыцыйнымі метадамі кланавання, яно таксама мае рызыкі. Кланаванне вірусаў у дражджах можа прывесці да распаўсюджвання дражджавых інфекцый у людзей, і існуе рызыка таго, што распрацаваны вірус можа вылецець з лабараторыі. Тым не менш, навукоўцы лічаць, што працэс кланавання прапануе магутны інструмент для хуткай рэплікацыі вірусаў і распрацоўкі эфектыўных метадаў лячэння або вакцын. Акрамя таго, даследчыкі даследуюць прымяненне TAR для кланавання іншых вірусаў, у тым ліку MERS (блізкаўсходні рэспіраторны сіндром) і Зіка.

Наступствы кланавання і сінтэзу вірусаў

Больш шырокія наступствы кланавання і сінтэзу вірусаў могуць уключаць: 

• Працяг даследаванняў новых вірусаў, што дазваляе ўрадам падрыхтавацца да магчымых эпідэмій або пандэмій.
• Кампанія Biopharma хутка адсочвае распрацоўку і вытворчасць лекаў супраць вірусных захворванняў.
• Расце выкарыстанне кланавання вірусаў для ідэнтыфікацыі біялагічнай зброі. Аднак некаторыя арганізацыі могуць зрабіць тое ж самае, каб распрацаваць лепшыя хімічныя і біялагічныя яды.
• Урады падвяргаюцца ўсё большаму ціску, каб быць празрыстымі ў дачыненні да даследаванняў вірусалогіі, якія фінансуюцца дзяржавай, і рэплікацыі, якая праводзіцца ў іх лабараторыях, у тым ліку планаў на выпадак непрадбачаных выпадкаў, калі гэтыя вірусы ўцякуць.
• Большыя дзяржаўныя і прыватныя інвестыцыі ў даследаванні кланавання вірусаў. Гэтыя праекты могуць прывесці да павелічэння занятасці ў сектары.
• Пашырэнне ў галіне персаналізаванай медыцыны, прыстасаванне лячэння да індывідуальных генетычных профіляў і павышэнне эфектыўнасці віруснай тэрапіі.
• Распрацоўка больш дакладных метадаў біякантролю сельскай гаспадаркі, патэнцыйнае зніжэнне залежнасці ад хімічных пестыцыдаў і спрыянне ўстойліваму земляробству.
• Навучальныя ўстановы, якія ўключаюць перадавыя біятэхналогіі ў навучальныя праграмы, што прыводзіць да больш кваліфікаванай рабочай сілы ў галіне вірусалогіі і генетыкі.

Пытанні для разгляду

• Як яшчэ, на вашу думку, кланаванне вірусаў можа паскорыць даследаванні вірусных захворванняў?
• Якія яшчэ магчымыя небяспекі размнажэння вірусаў у лабараторыі?