Kloniranje i sintetiziranje virusa: brži način za sprječavanje budućih pandemija

KREDIT ZA SLIKE:
Slika kreditne
Istockphoto

Kloniranje i sintetiziranje virusa: brži način za sprječavanje budućih pandemija

Kloniranje i sintetiziranje virusa: brži način za sprječavanje budućih pandemija

Tekst podnaslova
Znanstvenici repliciraju DNK virusa u laboratoriju kako bi bolje razumjeli kako se šire i kako ih se može zaustaviti.
    • Autor:
    • ime autora
      Quantumrun Foresight
    • Rujna 29, 2022

    Tekst objave

    Istraživanja u virologiji (proučavanje virusa i virusnih bolesti) obično počinju rekonstruiranjem i modificiranjem genoma virusa koji uzrokuju bolesti. Ovi genetski eksperimenti ključni su za proučavanje virusne metode zaraze, načina na koji se širi te mogućih tretmana i cjepiva.

    Kontekst kloniranja i sintetiziranja virusa

    Virusne bolesti dosljedno predstavljaju prijetnju ljudskim bićima. Ove visoko patogene infekcije uzrokovale su mnogo patnje kroz povijest, često igrajući ključnu ulogu u ishodu ratova i drugih svjetskih događaja. Izvještaji o epidemijama virusa, kao što su boginje, ospice, HIV (virus humane imunodeficijencije), SARS-CoV (koronavirus teškog akutnog respiratornog sindroma), virus gripe iz 1918. i drugi, dokumentiraju razorne učinke ovih bolesti. Ove virusne epidemije navele su znanstvenike diljem svijeta da kloniraju i sintetiziraju viruse kako bi ih brzo identificirali i proizveli učinkovita cjepiva i protuotrove. 

    Kada je 19. godine izbila pandemija COVID-2020, svjetski istraživači koristili su se kloniranjem za proučavanje genetskog sastava virusa. Znanstvenici mogu spojiti fragmente DNK kako bi replicirali virusni genom i unijeli ih u bakterije. Međutim, ova metoda nije idealna za sve viruse — osobito za koronaviruse. Budući da koronavirusi imaju velike genome, to otežava učinkovito razmnožavanje bakterija. Osim toga, dijelovi genoma mogu biti nestabilni ili otrovni za bakterije - iako razlog još nije u potpunosti shvaćen. 

    Nasuprot tome, kloniranje i sintetiziranje virusa unapređuju napore u biološkom ratovanju (BW). Biološko ratovanje oslobađa mikroorganizme ili otrove koji namjeravaju ubiti, onesposobiti ili prestrašiti neprijatelja, a istovremeno uništavaju nacionalna gospodarstva u malim dozama. Ti se mikroorganizmi klasificiraju kao oružje za masovno uništenje jer čak i male količine mogu uzrokovati mnoge žrtve. 

    Razarajući učinak

    Godine 2020., u utrci za razvojem cjepiva ili liječenja za COVID-19, znanstvenici sa švicarskog Sveučilišta u Bernu okrenuli su se neobičnom alatu: kvascu. Za razliku od drugih virusa, SARS-CoV-2 ne može se uzgajati u ljudskim stanicama u laboratoriju, što ga čini izazovnim za proučavanje. Ali tim je razvio brzu i učinkovitu metodu kloniranja i sintetiziranja virusa pomoću stanica kvasca. Proces, opisan u radu objavljenom u znanstvenom časopisu Nature, koristio je rekombinaciju povezanu s transformacijom (TAR) za spajanje kratkih fragmenata DNK u cijele kromosome u stanicama kvasca. Ova tehnika omogućila je znanstvenicima da brzo i jednostavno repliciraju genom virusa. Metoda je korištena za kloniranje verzije virusa koja kodira fluorescentni reporterski protein, omogućujući znanstvenicima da ispitaju potencijalne lijekove za njihovu sposobnost da blokiraju virus.

    Iako ovo otkriće nudi mnoge prednosti u odnosu na tradicionalne metode kloniranja, ono također nosi rizike. Kloniranje virusa u kvascu može dovesti do širenja gljivične infekcije kod ljudi, a postoji i rizik da bi stvoreni virus mogao pobjeći iz laboratorija. Unatoč tome, znanstvenici vjeruju da proces kloniranja nudi moćan alat za brzo umnožavanje virusa i razvoj učinkovitih tretmana ili cjepiva. Osim toga, istraživači istražuju primjenu TAR-a za kloniranje drugih virusa, uključujući MERS (Bliskoistočni respiratorni sindrom) i Zika.

    Posljedice kloniranja i sintetiziranja virusa

    Šire implikacije kloniranja i sintetiziranja virusa mogu uključivati: 

    • Nastavak istraživanja virusa u nastajanju, što omogućuje vladama da se pripreme za potencijalne epidemije ili pandemije.
    • Biopharma ubrzani razvoj i proizvodnja lijekova protiv virusnih bolesti.
    • Sve veća upotreba kloniranja virusa za identifikaciju biološkog oružja. Međutim, neke bi organizacije mogle učiniti isto kako bi razvile bolje kemijske i biološke otrove.
    • Vlade su pod sve većim pritiskom da budu transparentne u pogledu svojih javno financiranih virusoloških studija i replikacije koja se provodi u njihovim laboratorijima, uključujući planove za nepredviđene situacije kada/ako ti virusi pobjegnu.
    • Veća javna i privatna ulaganja u istraživanje kloniranja virusa. Ovi projekti mogu dovesti do povećanja zaposlenosti u sektoru.

    Pitanja za komentar

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

    Reference uvida

    Za ovaj uvid korištene su sljedeće popularne i institucionalne veze:

    Sveučilište Sjeverne Karoline u Chapel Hillu Sintetička virusna genomika: rizici i koristi za znanost i društvo