Viiruste kloonimine ja sünteesimine: kiirem viis tulevaste pandeemiate vältimiseks

• Autor:
• autori nimi

  Quantumrun Foresight
• September 29, 2022

Ülevaate kokkuvõte

Viirushaigused on viinud viiruste kloonimise edenemiseni kiireks tuvastamiseks ja vaktsiinide väljatöötamiseks. Kuigi hiljutised uuringud hõlmavad uuenduslikke meetodeid, nagu pärmi kasutamine SARS-CoV-2 replikatsiooniks, on endiselt muret ohutuse ja bioloogilise sõja pärast. Need arengud võivad edendada ka personaliseeritud meditsiini, põllumajanduse ja hariduse edusamme, kujundades tulevikku paremini ettevalmistatud tervishoiu- ja biotehnoloogiasektoritega.

Viiruste kloonimise ja sünteesimise kontekst

Viirushaigused on pidevalt ohustanud inimesi. Need kõrge patogeensusega infektsioonid on läbi ajaloo põhjustanud palju kannatusi, mängides sageli sõdade ja muude maailmasündmuste tulemustes keskset rolli. Arvestused viiruspuhangute kohta, nagu rõuged, leetrid, HIV (inimese immuunpuudulikkuse viirus), SARS-CoV (raske ägeda respiratoorse sündroomi koronaviirus), 1918. aasta gripiviirus ja teised, dokumenteerivad nende haiguste laastavat mõju. Need viiruspuhangud on pannud teadlased kogu maailmas kloonima ja sünteesima viiruseid, et neid kiiresti tuvastada ning toota tõhusaid vaktsiine ja antidoote. 

Kui COVID-19 pandeemia 2020. aastal puhkes, kasutasid ülemaailmsed teadlased viiruse geneetilise koostise uurimiseks kloonimist. Teadlased võivad DNA fragmente õmmelda, et replitseerida viiruse genoomi ja viia need bakteritesse. See meetod ei ole aga ideaalne kõigi viiruste, eriti koroonaviiruste jaoks. Kuna koroonaviirustel on suured genoomid, raskendab see bakterite tõhusat paljunemist. Lisaks võivad genoomi osad olla bakteritele ebastabiilsed või toksilised, kuigi põhjust pole veel täielikult mõistetud. 

Seevastu viiruste kloonimine ja sünteesimine edendavad bioloogilise sõja (BW) jõupingutusi. Bioloogiline sõda vabastab mikroorganisme või mürke, mis kavatsevad vaenlast tappa, invaliidistada või hirmutada, samal ajal laastades väikestes annustes ka riikide majandust. Need mikroorganismid on klassifitseeritud massihävitusrelvadeks, sest isegi väikesed kogused võivad põhjustada palju inimohvreid. 

Häiriv mõju

Aastal 2020, võidujooksus COVID-19 vaktsiini või ravi väljatöötamiseks, pöördusid Šveitsis asuva Berni ülikooli teadlased ebatavalise tööriista: pärmi poole. Erinevalt teistest viirustest ei saa SARS-CoV-2 laboris inimrakkudes kasvatada, mistõttu on selle uurimine keeruline. Kuid meeskond töötas välja kiire ja tõhusa meetodi viiruse kloonimiseks ja sünteesimiseks, kasutades pärmirakke.

Teadusajakirjas Nature avaldatud artiklis kirjeldatud protsess kasutas transformatsiooniga seotud rekombinatsiooni (TAR) lühikeste DNA fragmentide liitmiseks terveteks kromosoomideks pärmirakkudes. See meetod võimaldas teadlastel viiruse genoomi kiiresti ja lihtsalt kopeerida. Seda meetodit on kasutatud fluorestseeruvat reportervalku kodeeriva viiruse versiooni kloonimiseks, mis võimaldab teadlastel kontrollida potentsiaalsete ravimite võimet viirust blokeerida.

Kuigi see avastus pakub traditsiooniliste kloonimismeetoditega võrreldes palju eeliseid, on sellel ka riske. Viiruste kloonimine pärmis võib põhjustada pärmseente infektsioonide levikut inimestel ja on oht, et konstrueeritud viirus võib laborist välja pääseda. Sellegipoolest usuvad teadlased, et kloonimisprotsess pakub võimsat vahendit viiruste kiireks paljundamiseks ja tõhusate ravimeetodite või vaktsiinide väljatöötamiseks. Lisaks uurivad teadlased TAR-i rakendamist teiste viiruste, sealhulgas MERS-i (Lähis-Ida respiratoorse sündroomi) ja Zika kloonimiseks.

Viiruste kloonimise ja sünteesimise tagajärjed

Viiruste kloonimise ja sünteesimise laiemad tagajärjed võivad hõlmata järgmist: 

• Tekkivate viiruste uurimise jätkamine, mis võimaldab valitsustel valmistuda võimalikeks epideemiateks või pandeemiateks.
• Biopharma kiire ravimiarendus ja -tootmine viirushaiguste vastu.
• Viiruste kloonimise sagenev kasutamine bioloogiliste relvade tuvastamiseks. Mõned organisatsioonid võivad aga teha sama paremate keemiliste ja bioloogiliste mürkide väljatöötamiseks.
• Valitsusi survestatakse üha enam olema läbipaistvad avalikult rahastatavate viroloogiauuringute ja nende laborites tehtava replikatsiooni osas, sealhulgas situatsiooniplaanid selle kohta, millal/kui need viirused välja pääsevad.
• Suuremad avaliku ja erasektori investeeringud viiruste kloonimise uuringutesse. Need projektid võivad kaasa tuua sektori tööhõive suurenemise.
• Laienemine personaliseeritud meditsiini valdkonnas, kohandades ravi individuaalsetele geneetilistele profiilidele ja suurendades viirusteraapiate tõhusust.
• Täpsemate põllumajanduslike biotõrjemeetodite väljatöötamine, mis võib potentsiaalselt vähendada sõltuvust keemilistest pestitsiididest ja edendada säästvat põllumajandust.
• Haridusasutused, mis lisavad kõrgtasemel biotehnoloogiat õppekavadesse, mis toob kaasa viroloogia ja geneetika vallas kvalifitseeritud tööjõu.

Küsimused, mida kaaluda

• Kuidas muidu teie arvates võivad viiruste kloonimine viirushaiguste uuringuid kiirendada?
• Millised on muud võimalikud ohud viiruste paljunemisel laboris?