Clonazione e sintesi di virus: un modo più rapido per prevenire future pandemie

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  Preveggenza quantistica
• 29 settembre 2022

Riepilogo approfondimenti

Le malattie virali hanno portato a progressi nella clonazione dei virus per una rapida identificazione e lo sviluppo di vaccini. Sebbene la ricerca recente includa metodi innovativi come l’utilizzo del lievito per la replicazione del SARS-CoV-2, persistono preoccupazioni sulla sicurezza e sulla guerra biologica. Questi sviluppi potrebbero anche favorire progressi nella medicina personalizzata, nell’agricoltura e nell’istruzione, plasmando un futuro con settori sanitari e biotecnologici meglio preparati.

Clonazione e sintesi del contesto dei virus

Le malattie virali hanno costantemente rappresentato una minaccia per gli esseri umani. Queste infezioni altamente patogene hanno causato molte sofferenze nel corso della storia, svolgendo spesso un ruolo fondamentale nell'esito di guerre e altri eventi mondiali. Resoconti di epidemie virali, come vaiolo, morbillo, HIV (virus dell'immunodeficienza umana), SARS-CoV (coronavirus della sindrome respiratoria acuta grave), il virus dell'influenza del 1918 e altri, documentano gli effetti devastanti di queste malattie. Questi focolai virali hanno portato scienziati di tutto il mondo a clonare e sintetizzare virus per identificarli rapidamente e produrre vaccini e antidoti efficaci. 

Quando la pandemia di COVID-19 è esplosa nel 2020, i ricercatori globali hanno utilizzato la clonazione per studiare la composizione genetica del virus. Gli scienziati possono cucire frammenti di DNA per replicare un genoma virale e introdurli nei batteri. Tuttavia, questo metodo non è l'ideale per tutti i virus, in particolare i coronavirus. Poiché i coronavirus hanno genomi di grandi dimensioni, ciò rende difficile la replicazione efficace dei batteri. Inoltre, parti del genoma possono essere instabili o tossiche per i batteri, sebbene il motivo non sia ancora del tutto chiaro. 

Al contrario, la clonazione e la sintesi dei virus stanno portando avanti gli sforzi della guerra biologica (BW). La guerra biologica rilascia microrganismi o veleni che intendono uccidere, disabilitare o terrorizzare il nemico e allo stesso tempo devastare le economie nazionali in piccole dosi. Questi microrganismi sono classificati come armi di distruzione di massa perché anche piccole quantità potrebbero produrre molte vittime. 

Impatto dirompente

Nel 2020, nella corsa per sviluppare un vaccino o un trattamento per il COVID-19, gli scienziati dell’Università di Berna, con sede in Svizzera, si sono rivolti a uno strumento insolito: il lievito. A differenza di altri virus, SARS-CoV-2 non può essere coltivato in cellule umane in laboratorio, rendendone difficile lo studio. Ma il team ha sviluppato un metodo rapido ed efficiente per clonare e sintetizzare il virus utilizzando cellule di lievito.

Il processo, descritto in un articolo pubblicato sulla rivista scientifica Nature, ha utilizzato la ricombinazione associata alla trasformazione (TAR) per fondere brevi frammenti di DNA in interi cromosomi nelle cellule di lievito. Questa tecnica ha permesso agli scienziati di replicare rapidamente e facilmente il genoma del virus. Il metodo è stato utilizzato per clonare una versione del virus che codifica per una proteina reporter fluorescente, consentendo agli scienziati di selezionare potenziali farmaci per la loro capacità di bloccare il virus.

Sebbene questa scoperta offra molti vantaggi rispetto ai metodi di clonazione tradizionali, presenta anche dei rischi. La clonazione di virus nel lievito può portare alla diffusione di infezioni da lievito negli esseri umani e c'è il rischio che un virus ingegnerizzato possa fuoriuscire da un laboratorio. Tuttavia, gli scienziati ritengono che il processo di clonazione offra un potente strumento per replicare rapidamente i virus e sviluppare trattamenti o vaccini efficaci. Inoltre, i ricercatori stanno studiando l'implementazione del TAR per clonare altri virus, tra cui la MERS (sindrome respiratoria del Medio Oriente) e Zika.

Implicazioni della clonazione e della sintesi dei virus

Implicazioni più ampie della clonazione e della sintesi dei virus possono includere: 

• Continuare la ricerca sui virus emergenti, consentendo ai governi di prepararsi a potenziali epidemie o pandemie.
• Biopharma accelera lo sviluppo e la produzione di farmaci contro le malattie virali.
• L'uso crescente della clonazione del virus per identificare le armi biologiche. Tuttavia, alcune organizzazioni potrebbero fare lo stesso per sviluppare veleni chimici e biologici migliori.
• I governi sono sempre più spinti a essere trasparenti riguardo ai suoi studi di virologia finanziati con fondi pubblici e alla replica che viene eseguita nei loro laboratori, compresi i piani di emergenza per quando e se questi virus scappano.
• Maggiori investimenti pubblici e privati ​​nella ricerca sulla clonazione dei virus. Questi progetti possono portare a un aumento dell'occupazione nel settore.
• Espansione nel campo della medicina personalizzata, adattando i trattamenti ai profili genetici individuali e aumentando l’efficacia delle terapie virali.
• Sviluppo di metodi di biocontrollo agricolo più precisi, riducendo potenzialmente la dipendenza dai pesticidi chimici e promuovendo l’agricoltura sostenibile.
• Istituzioni educative che incorporano la biotecnologia avanzata nei programmi di studio, portando a una forza lavoro più qualificata in virologia e genetica.

Domande da considerare

• In quale altro modo pensi che la clonazione dei virus possa accelerare gli studi sulle malattie virali?
• Quali sono gli altri possibili pericoli della riproduzione di virus in laboratorio?