Virusten kloonaus ja syntetisointi: Nopeampi tapa estää tulevia pandemioita

• Kirjoittaja:
• tekijän nimi

  Quantumrun Foresight
• Syyskuu 29, 2022

Havainnon yhteenveto

Virustaudit ovat johtaneet viruskloonauksen edistymiseen nopeaa tunnistamista ja rokotteiden kehittämistä varten. Vaikka viimeaikainen tutkimus sisältää innovatiivisia menetelmiä, kuten hiivan käytön SARS-CoV-2-replikaatioon, turvallisuudesta ja biologisesta sodankäynnistä on edelleen huolta. Nämä kehityssuunnat voisivat myös edistää yksilöllisen lääketieteen, maatalouden ja koulutuksen kehitystä ja muotoilla tulevaisuutta paremmin valmistautuneilla terveydenhuollon ja biotekniikan aloilla.

Virusten kloonaus ja syntetisointi konteksti

Virustaudit ovat jatkuvasti uhanneet ihmisiä. Nämä erittäin patogeeniset infektiot ovat aiheuttaneet paljon kärsimystä kautta historian, ja niillä on usein ollut keskeinen rooli sotien ja muiden maailman tapahtumien lopputuloksissa. Selvitykset virusepidemioista, kuten isorokko, tuhkarokko, HIV (ihmisen immuunikatovirus), SARS-CoV (vakava akuutti hengitystieoireyhtymä koronavirus), 1918 influenssavirus ja muut, dokumentoivat näiden sairauksien tuhoisat vaikutukset. Nämä virusepidemiat ovat saaneet tutkijat maailmanlaajuisesti kloonaamaan ja syntetisoimaan viruksia tunnistaakseen ne nopeasti ja tuottaakseen tehokkaita rokotteita ja vastalääkkeitä. 

Kun COVID-19-pandemia puhkesi vuonna 2020, maailmanlaajuiset tutkijat käyttivät kloonausta tutkiakseen viruksen geneettistä koostumusta. Tutkijat voivat ommella DNA-fragmentteja replikoidakseen virusgenomia ja viedäkseen ne bakteereihin. Tämä menetelmä ei kuitenkaan ole ihanteellinen kaikille viruksille – etenkään koronaviruksille. Koska koronaviruksilla on suuret genomit, bakteerien on vaikea replikoitua tehokkaasti. Lisäksi genomin osat voivat olla epävakaita tai myrkyllisiä bakteereille - vaikka syytä ei vielä täysin ymmärretä. 

Sitä vastoin virusten kloonaus ja syntetisoiminen edistävät biologista sodankäyntiä (BW). Biologinen sodankäynti vapauttaa mikro-organismeja tai myrkkyjä, jotka aikovat tappaa, tehdä toimintakyvyttömyydestä tai kauhistua vihollisen ja samalla tuhota kansallisia talouksia pieninä annoksina. Nämä mikro-organismit luokitellaan joukkotuhoaseiksi, koska pienetkin määrät voivat aiheuttaa monia uhreja. 

Häiritsevä vaikutus

Vuonna 2020 kilpailussa COVID-19-rokotteen tai hoidon kehittämiseksi Sveitsissä sijaitsevan Bernin yliopiston tutkijat kääntyivät epätavalliseen työkaluun: hiivaan. Toisin kuin muita viruksia, SARS-CoV-2:ta ei voida kasvattaa ihmissoluissa laboratoriossa, mikä tekee sen tutkimisesta haastavaa. Mutta ryhmä kehitti nopean ja tehokkaan menetelmän kloonata ja syntetisoida virus käyttämällä hiivasoluja.

Nature-tiedelehdessä julkaistussa artikkelissa kuvattu prosessi käytti transformaatioon liittyvää rekombinaatiota (TAR) lyhyiden DNA-fragmenttien yhdistämiseen kokonaisiksi kromosomeiksi hiivasoluissa. Tämän tekniikan ansiosta tutkijat pystyivät replikoimaan viruksen genomin nopeasti ja helposti. Menetelmää on käytetty viruksen sellaisen version kloonaamiseen, joka koodaa fluoresoivaa reportteriproteiinia, jolloin tutkijat voivat seuloa mahdollisia lääkkeitä niiden kyvyn suhteen estää virusta.

Vaikka tämä löytö tarjoaa monia etuja perinteisiin kloonausmenetelmiin verrattuna, sillä on myös riskejä. Virusten kloonaaminen hiivaan voi johtaa hiivainfektioiden leviämiseen ihmisissä, ja on olemassa riski, että muokattu virus voi karkaa laboratoriosta. Siitä huolimatta tutkijat uskovat, että kloonausprosessi tarjoaa tehokkaan työkalun virusten nopeaan replikoitumiseen ja tehokkaiden hoitojen tai rokotteiden kehittämiseen. Lisäksi tutkijat tutkivat TAR:n käyttöönottoa muiden virusten, mukaan lukien MERS:n (Middle East Respiratory Syndrome) ja Zikan kloonaamiseen.

Virusten kloonauksen ja syntetisoinnin vaikutukset

Virusten kloonauksen ja syntetisoinnin laajempia vaikutuksia voivat olla: 

• Jatketaan uusien virusten tutkimusta, jotta hallitukset voivat valmistautua mahdollisiin epidemioihin tai pandemioihin.
• Biopharma nopeutti lääkekehitystä ja -tuotantoa virussairauksia vastaan.
• Virusten kloonauksen lisääntyvä käyttö biologisten aseiden tunnistamiseen. Jotkut organisaatiot saattavat kuitenkin tehdä samoin kehittääkseen parempia kemiallisia ja biologisia myrkkyjä.
• Hallituksia painostetaan yhä enemmän olemaan avoimia julkisesti rahoitettujen virologisten tutkimusten ja niiden laboratorioissa tehtävän replikoinnin suhteen, mukaan lukien varasuunnitelmat siitä, milloin/jos nämä virukset pakenevat.
• Suuremmat julkiset ja yksityiset investoinnit viruskloonaustutkimukseen. Nämä hankkeet voivat johtaa alan työllisyyden kasvuun.
• Laajentuminen yksilöllisen lääketieteen alalla, hoitojen räätälöinti yksilöllisten geneettisten profiilien mukaan ja virushoitojen tehokkuuden lisääminen.
• Tarkempien maatalouden biotorjuntamenetelmien kehittäminen, mikä saattaa vähentää riippuvuutta kemiallisista torjunta-aineista ja edistää kestävää viljelyä.
• Oppilaitokset, jotka sisällyttävät edistyneen biotekniikan opetussuunnitelmiin, mikä johtaa virologian ja genetiikan ammattitaitoisempaan työvoimaan.

Pohdittavia kysymyksiä

• Miten muuten uskot virusten kloonauksen voivan nopeuttaa virussairauksien tutkimuksia?
• Mitkä ovat muut mahdolliset vaarat virusten lisääntymiselle laboratoriossa?