Клониране и синтезиране на вируси: По-бърз начин за предотвратяване на бъдещи пандемии

• Автор:
• име Автор

  Quantumrun Foresight
• Септември 29, 2022

Резюме на прозрението

Вирусните заболявания доведоха до напредък в клонирането на вируси за бързо идентифициране и разработване на ваксини. Въпреки че последните изследвания включват иновативни методи като използване на дрожди за репликация на SARS-CoV-2, опасенията относно безопасността и биологичната война продължават. Тези разработки биха могли също така да стимулират напредъка в персонализираната медицина, селското стопанство и образованието, оформяйки бъдеще с по-добре подготвени сектори на здравеопазването и биотехнологиите.

Контекст на клониране и синтезиране на вируси

Вирусните заболявания постоянно представляват заплаха за хората. Тези силно патогенни инфекции са причинили много страдания в историята, като често са играли ключова роля в изхода на войни и други световни събития. Съобщения за вирусни огнища, като едра шарка, морбили, ХИВ (вирус на човешка имунна недостатъчност), SARS-CoV (коронавирус на тежък остър респираторен синдром), грипния вирус от 1918 г. и други, документират опустошителните ефекти на тези заболявания. Тези вирусни огнища накараха учени от цял ​​свят да клонират и синтезират вируси, за да ги идентифицират бързо и да произведат ефективни ваксини и антидоти. 

Когато пандемията от COVID-19 избухна през 2020 г., световни изследователи използваха клониране, за да проучат генетичния състав на вируса. Учените могат да сшият ДНК фрагменти, за да репликират вирусен геном и да ги въведат в бактерии. Този метод обаче не е идеален за всички вируси – особено за коронавирусите. Тъй като коронавирусите имат големи геноми, това затруднява ефективното възпроизвеждане на бактериите. В допълнение, части от генома могат да бъдат нестабилни или токсични за бактериите - въпреки че причината все още не е напълно изяснена. 

За разлика от това, клонирането и синтезирането на вируси напредват в усилията за биологична война (BW). Биологичната война освобождава микроорганизми или отрови, които имат за цел да убият, обезвредят или ужасят врага, като същевременно опустошават националните икономики в малки дози. Тези микроорганизми се класифицират като оръжия за масово унищожение, тъй като дори малки количества могат да доведат до много жертви. 

Разрушително въздействие

През 2020 г., в надпреварата за разработване на ваксина или лечение за COVID-19, учени от базирания в Швейцария университет в Берн се обърнаха към необичаен инструмент: мая. За разлика от други вируси, SARS-CoV-2 не може да се отглежда в човешки клетки в лаборатория, което го прави предизвикателство за изследване. Но екипът разработи бърз и ефикасен метод за клониране и синтезиране на вируса с помощта на клетки от дрожди.

Процесът, описан в статия, публикувана в научното списание Nature, използва свързана с трансформация рекомбинация (TAR) за сливане на къси ДНК фрагменти в цели хромозоми в дрождеви клетки. Тази техника позволи на учените бързо и лесно да възпроизведат генома на вируса. Методът е използван за клониране на версия на вируса, която кодира флуоресцентен репортерен протеин, което позволява на учените да проверяват потенциални лекарства за способността им да блокират вируса.

Въпреки че това откритие предлага много предимства пред традиционните методи за клониране, то крие и рискове. Клонирането на вируси в дрожди може да доведе до разпространение на гъбични инфекции при хората и съществува риск създаден вирус да избяга от лаборатория. Въпреки това учените вярват, че процесът на клониране предлага мощен инструмент за бързо възпроизвеждане на вируси и разработване на ефективни лечения или ваксини. Освен това изследователите проучват прилагането на TAR за клониране на други вируси, включително MERS (респираторен синдром на Близкия изток) и Zika.

Последици от клонирането и синтезирането на вируси

По-широките последици от клонирането и синтезирането на вируси могат да включват: 

• Продължаващи изследвания на възникващи вируси, позволяващи на правителствата да се подготвят за потенциални епидемии или пандемии.
• Биофарма ускорява разработването и производството на лекарства срещу вирусни заболявания.
• Нарастващото използване на клониране на вируси за идентифициране на биологични оръжия. Някои организации обаче могат да направят същото, за да разработят по-добри химически и биологични отрови.
• Правителствата са подложени на все по-голям натиск да бъдат прозрачни относно своите публично финансирани вирусологични проучвания и репликацията, извършвана в техните лаборатории, включително планове за действие при извънредни ситуации кога/ако тези вируси избягат.
• По-големи публични и частни инвестиции в изследвания за клониране на вируси. Тези проекти могат да доведат до увеличаване на заетостта в сектора.
• Разширяване в областта на персонализираната медицина, приспособяване на лечението към индивидуалните генетични профили и повишаване на ефективността на вирусните терапии.
• Разработване на по-прецизни методи за биоконтрол в земеделието, потенциално намаляване на зависимостта от химически пестициди и насърчаване на устойчиво земеделие.
• Образователни институции, включващи съвременни биотехнологии в учебните програми, което води до по-квалифицирана работна сила в областта на вирусологията и генетиката.

Въпроси за разглеждане

• Как иначе мислите, че клонирането на вируси може да ускори изследванията върху вирусните заболявания?
• Какви са другите възможни опасности от възпроизвеждане на вируси в лабораторията?