Kloniranje i sintetiziranje virusa: brži način za sprječavanje budućih pandemija

• Autor:
• Ime autora

  Quantumrun Foresight
• Septembar 29, 2022

Sažetak uvida

Virusne bolesti dovele su do napretka u kloniranju virusa za brzu identifikaciju i razvoj vakcine. Iako nedavna istraživanja uključuju inovativne metode poput korištenja kvasca za replikaciju SARS-CoV-2, zabrinutost oko sigurnosti i biološkog ratovanja i dalje postoji. Ovi razvoji bi također mogli potaknuti napredak u personaliziranoj medicini, poljoprivredi i obrazovanju, oblikujući budućnost s bolje pripremljenim zdravstvenim i biotehnološkim sektorima.

Kontekst kloniranja i sintetiziranja virusa

Virusne bolesti su stalno predstavljale prijetnju za ljudska bića. Ove visoko patogene infekcije uzrokovale su mnoge patnje kroz povijest, često igrajući ključnu ulogu u ishodu ratova i drugih svjetskih događaja. Izveštaji o epidemijama virusa, poput malih boginja, malih boginja, HIV-a (virus humane imunodeficijencije), SARS-CoV (korona virus teškog akutnog respiratornog sindroma), virusa gripa iz 1918. i drugih, dokumentuju razorne posledice ovih bolesti. Ove epidemije virusa navele su naučnike širom sveta da kloniraju i sintetiziraju viruse kako bi ih brzo identifikovali i proizveli efikasne vakcine i antidote. 

Kada je 19. izbila pandemija COVID-2020, globalni istraživači su koristili kloniranje za proučavanje genetskog sastava virusa. Naučnici mogu spojiti fragmente DNK kako bi replicirali virusni genom i uveli ih u bakterije. Međutim, ova metoda nije idealna za sve viruse, a posebno za koronaviruse. Budući da koronavirusi imaju velike genome, to otežava bakterijama da se efikasno razmnožavaju. Osim toga, dijelovi genoma mogu biti nestabilni ili toksični za bakterije - iako razlog još nije u potpunosti shvaćen. 

Nasuprot tome, kloniranje i sintetiziranje virusa unapređuju napore biološkog ratovanja (BW). Biološki rat oslobađa mikroorganizme ili otrove koji imaju namjeru da ubiju, onesposobe ili zastraše neprijatelja, a istovremeno razaraju nacionalne ekonomije u malim dozama. Ovi mikroorganizmi se klasifikuju kao oružje za masovno uništenje jer čak i male količine mogu izazvati mnogo žrtava. 

Ometajući uticaj

2020. godine, u utrci za razvoj vakcine ili liječenja za COVID-19, naučnici sa švicarskog Univerziteta u Bernu okrenuli su se neobičnom alatu: kvascu. Za razliku od drugih virusa, SARS-CoV-2 se ne može uzgajati u ljudskim ćelijama u laboratoriji, što ga čini izazovnim za proučavanje. Ali tim je razvio brzu i efikasnu metodu kloniranja i sintetizacije virusa pomoću ćelija kvasca.

Proces, opisan u radu objavljenom u naučnom časopisu Nature, koristio je rekombinaciju povezanu s transformacijom (TAR) za spajanje kratkih fragmenata DNK u cijele hromozome u ćelijama kvasca. Ova tehnika je omogućila naučnicima da brzo i lako repliciraju genom virusa. Metoda je korištena za kloniranje verzije virusa koja kodira fluorescentni reporterski protein, omogućavajući znanstvenicima da provjere potencijalne lijekove zbog njihove sposobnosti da blokiraju virus.

Iako ovo otkriće nudi mnoge prednosti u odnosu na tradicionalne metode kloniranja, ima i rizike. Kloniranje virusa u kvascu može dovesti do širenja gljivičnih infekcija kod ljudi, a postoji i rizik da bi konstruirani virus mogao pobjeći iz laboratorija. Ipak, naučnici vjeruju da proces kloniranja nudi moćan alat za brzo umnožavanje virusa i razvoj efikasnih tretmana ili vakcina. Osim toga, istraživači istražuju primjenu TAR-a za kloniranje drugih virusa, uključujući MERS (Bliskoistočni respiratorni sindrom) i Zika.

Implikacije kloniranja i sintetiziranja virusa

Šire implikacije kloniranja i sintetiziranja virusa mogu uključivati: 

• Nastavak istraživanja virusa u nastajanju, omogućavajući vladama da se pripreme za potencijalne epidemije ili pandemije.
• Biopharma ubrzava razvoj i proizvodnju lijekova protiv virusnih bolesti.
• Sve veća upotreba kloniranja virusa za identifikaciju biološkog oružja. Međutim, neke organizacije mogu učiniti isto da razviju bolje hemijske i biološke otrove.
• Na vlade se vrši sve veći pritisak da budu transparentne u vezi sa svojim javno financiranim virološkim studijama i replikacijom koja se obavlja u njihovim laboratorijama, uključujući planove za vanredne situacije kada/ako ovi virusi pobjegnu.
• Veća javna i privatna ulaganja u istraživanje kloniranja virusa. Ovi projekti mogu dovesti do povećanja zaposlenosti u sektoru.
• Ekspanzija u oblasti personalizovane medicine, prilagođavanje tretmana individualnim genetskim profilima i povećanje efikasnosti virusnih terapija.
• Razvoj preciznijih poljoprivrednih metoda biokontrole, potencijalno smanjenje oslanjanja na hemijske pesticide i podsticanje održive poljoprivrede.
• Obrazovne institucije koje uključuju naprednu biotehnologiju u nastavne planove i programe, što dovodi do kvalifikovanije radne snage u virologiji i genetici.

Pitanja koja treba razmotriti

• Kako inače mislite da kloniranje virusa može ubrzati studije o virusnim bolestima?
• Koje su druge moguće opasnosti od razmnožavanja virusa u laboratoriji?