Κλωνοποίηση και σύνθεση ιών: Ένας ταχύτερος τρόπος πρόληψης μελλοντικών πανδημιών

• Συγγραφέας:
• όνομα συγγραφέα

  Quantumrun Foresight
• Σεπτέμβριος 29, 2022

Περίληψη Insight

Οι ιογενείς ασθένειες έχουν οδηγήσει σε προόδους στην κλωνοποίηση ιών για γρήγορη αναγνώριση και ανάπτυξη εμβολίων. Ενώ η πρόσφατη έρευνα περιλαμβάνει καινοτόμες μεθόδους όπως η χρήση μαγιάς για την αναπαραγωγή του SARS-CoV-2, οι ανησυχίες για την ασφάλεια και τον βιολογικό πόλεμο εξακολουθούν να υφίστανται. Αυτές οι εξελίξεις θα μπορούσαν επίσης να οδηγήσουν σε προόδους στην εξατομικευμένη ιατρική, τη γεωργία και την εκπαίδευση, διαμορφώνοντας ένα μέλλον με καλύτερα προετοιμασμένους τομείς της υγειονομικής περίθαλψης και της βιοτεχνολογίας.

Κλωνοποίηση και σύνθεση ιών περιβάλλοντος

Οι ιογενείς ασθένειες αποτελούν σταθερά απειλή για τον άνθρωπο. Αυτές οι εξαιρετικά παθογόνες λοιμώξεις έχουν προκαλέσει πολλά δεινά σε όλη την ιστορία, παίζοντας συχνά καθοριστικό ρόλο στην έκβαση των πολέμων και άλλων παγκόσμιων γεγονότων. Οι αναφορές για ιογενείς επιδημίες, όπως η ευλογιά, η ιλαρά, ο HIV (ιός ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας), ο SARS-CoV (σοβαρός κορονοϊός με οξύ αναπνευστικό σύνδρομο), ο ιός της γρίπης του 1918 και άλλα, τεκμηριώνουν τις καταστροφικές συνέπειες αυτών των ασθενειών. Αυτές οι ιογενείς επιδημίες οδήγησαν επιστήμονες σε όλο τον κόσμο να κλωνοποιήσουν και να συνθέσουν ιούς για να τους εντοπίσουν γρήγορα και να παράγουν αποτελεσματικά εμβόλια και αντίδοτα. 

Όταν ξέσπασε η πανδημία COVID-19 το 2020, παγκόσμιοι ερευνητές χρησιμοποίησαν την κλωνοποίηση για να μελετήσουν τη γενετική σύνθεση του ιού. Οι επιστήμονες μπορούν να συρράψουν θραύσματα DNA για να αντιγράψουν ένα ιικό γονιδίωμα και να τα εισάγουν σε βακτήρια. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος δεν είναι ιδανική για όλους τους ιούς—ειδικά για τους κοροναϊούς. Επειδή οι κοροναϊοί έχουν μεγάλα γονιδιώματα, αυτό καθιστά δύσκολο για τα βακτήρια να αναπαραχθούν αποτελεσματικά. Επιπλέον, μέρη του γονιδιώματος μπορεί να είναι ασταθή ή τοξικά για τα βακτήρια — αν και ο λόγος δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητός. 

Αντίθετα, η κλωνοποίηση και η σύνθεση ιών προωθούν τις προσπάθειες βιολογικού πολέμου (BW). Ο βιολογικός πόλεμος απελευθερώνει μικροοργανισμούς ή δηλητήρια που σκοπεύουν να σκοτώσουν, να απενεργοποιήσουν ή να τρομοκρατήσουν τον εχθρό, ενώ ταυτόχρονα καταστρέφουν τις εθνικές οικονομίες σε μικρές δόσεις. Αυτοί οι μικροοργανισμοί ταξινομούνται ως όπλα μαζικής καταστροφής επειδή ακόμη και μικρές ποσότητες μπορεί να προκαλέσουν πολλά θύματα. 

Αποδιοργανωτικός αντίκτυπος

Το 2020, στον αγώνα για την ανάπτυξη ενός εμβολίου ή θεραπείας για τον COVID-19, επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Βέρνης με έδρα την Ελβετία στράφηκαν σε ένα ασυνήθιστο εργαλείο: τη μαγιά. Σε αντίθεση με άλλους ιούς, ο SARS-CoV-2 δεν μπορεί να αναπτυχθεί σε ανθρώπινα κύτταρα στο εργαστήριο, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη μελέτη. Όμως η ομάδα ανέπτυξε μια γρήγορη και αποτελεσματική μέθοδο κλωνοποίησης και σύνθεσης του ιού χρησιμοποιώντας κύτταρα ζυμομύκητα.

Η διαδικασία, που περιγράφεται σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Nature, χρησιμοποίησε ανασυνδυασμό που σχετίζεται με μετασχηματισμό (TAR) για τη σύντηξη βραχέων θραυσμάτων DNA σε ολόκληρα χρωμοσώματα σε κύτταρα ζυμομύκητα. Αυτή η τεχνική επέτρεψε στους επιστήμονες να αναπαράγουν γρήγορα και εύκολα το γονιδίωμα του ιού. Η μέθοδος έχει χρησιμοποιηθεί για την κλωνοποίηση μιας έκδοσης του ιού που κωδικοποιεί μια φθορίζουσα πρωτεΐνη αναφοράς, επιτρέποντας στους επιστήμονες να ελέγχουν πιθανά φάρμακα για την ικανότητά τους να μπλοκάρουν τον ιό.

Ενώ αυτή η ανακάλυψη προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τις παραδοσιακές μεθόδους κλωνοποίησης, έχει επίσης κινδύνους. Η κλωνοποίηση ιών σε ζυμομύκητες μπορεί να οδηγήσει στην εξάπλωση λοιμώξεων από ζυμομύκητες στους ανθρώπους και υπάρχει ο κίνδυνος ένας κατασκευασμένος ιός να διαφύγει από ένα εργαστήριο. Ωστόσο, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η διαδικασία της κλωνοποίησης προσφέρει ένα ισχυρό εργαλείο για την ταχεία αναπαραγωγή ιών και την ανάπτυξη αποτελεσματικών θεραπειών ή εμβολίων. Επιπλέον, οι ερευνητές ερευνούν την εφαρμογή του TAR για την κλωνοποίηση άλλων ιών, συμπεριλαμβανομένων του MERS (αναπνευστικό σύνδρομο της Μέσης Ανατολής) και του Ζίκα.

Επιπτώσεις της κλωνοποίησης και σύνθεσης ιών

Οι ευρύτερες συνέπειες της κλωνοποίησης και της σύνθεσης ιών μπορεί να περιλαμβάνουν: 

• Συνέχιση της έρευνας για τους αναδυόμενους ιούς, δίνοντας τη δυνατότητα στις κυβερνήσεις να προετοιμαστούν για πιθανές επιδημίες ή πανδημίες.
• Ανάπτυξη και παραγωγή φαρμάκων ταχείας παρακολούθησης Biopharma κατά των ιογενών ασθενειών.
• Η αυξανόμενη χρήση της κλωνοποίησης ιών για την αναγνώριση βιολογικών όπλων. Ωστόσο, ορισμένοι οργανισμοί μπορεί να κάνουν το ίδιο για να αναπτύξουν καλύτερα χημικά και βιολογικά δηλητήρια.
• Οι κυβερνήσεις πιέζονται ολοένα και περισσότερο να είναι διαφανείς σχετικά με τις μελέτες ιολογίας που χρηματοδοτούνται από το δημόσιο και την αναπαραγωγή που γίνεται στα εργαστήριά τους, συμπεριλαμβανομένων των σχεδίων έκτακτης ανάγκης για το πότε/εάν αυτοί οι ιοί διαφύγουν.
• Μεγαλύτερες δημόσιες και ιδιωτικές επενδύσεις στην έρευνα για την κλωνοποίηση ιών. Αυτά τα έργα ενδέχεται να οδηγήσουν σε αύξηση της απασχόλησης στον κλάδο.
• Επέκταση στον τομέα της εξατομικευμένης ιατρικής, προσαρμογής θεραπειών σε μεμονωμένα γενετικά προφίλ και αύξησης της αποτελεσματικότητας των θεραπειών από ιούς.
• Ανάπτυξη ακριβέστερων γεωργικών μεθόδων βιοελέγχου, μειώνοντας πιθανώς την εξάρτηση από χημικά φυτοφάρμακα και ενισχύοντας τη βιώσιμη γεωργία.
• Εκπαιδευτικά ιδρύματα που ενσωματώνουν προηγμένη βιοτεχνολογία στα προγράμματα σπουδών, οδηγώντας σε ένα πιο εξειδικευμένο εργατικό δυναμικό στην ιολογία και τη γενετική.

Ερωτήσεις προς εξέταση

• Πώς αλλιώς πιστεύετε ότι η κλωνοποίηση ιών μπορεί να επιταχύνει τις μελέτες για ιογενείς ασθένειες;
• Ποιοι είναι οι άλλοι πιθανοί κίνδυνοι από την αναπαραγωγή ιών στο εργαστήριο;