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ウイルスのクローニングと合成: 将来のパンデミックを防ぐためのより迅速な方法

科学者たちは、ウイルスがどのように拡散し、どのように阻止できるかをよりよく理解するために、実験室でウイルスの DNA を複製しています。

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クォンタムラン・フォーサイト
2022 年 9 月 29 日

洞察の要約

ウイルス性疾患は、迅速な特定とワクチン開発のためのウイルスのクローニングの進歩につながりました。最近の研究には、SARS-CoV-2の複製に酵母を使用するなどの革新的な方法が含まれていますが、安全性と生物兵器に対する懸念は依然として残っています。これらの発展はまた、個別化医療、農業、教育の進歩を促進し、よりよく準備されたヘルスケアおよびバイオテクノロジー部門で未来を形作る可能性もあります。

ウイルスコンテキストのクローニングと合成

ウイルス性疾患は、一貫して人類に脅威をもたらしてきました。これらの高病原性感染症は、歴史を通じて多くの苦しみを引き起こし、しばしば戦争やその他の世界的出来事の結果に重要な役割を果たしてきました. 天然痘、はしか、HIV (ヒト免疫不全ウイルス)、SARS-CoV (重症急性呼吸器症候群コロナウイルス)、1918 年のインフルエンザウイルスなどのウイルス発生の説明は、これらの病気の壊滅的な影響を記録しています。これらのウイルスの発生により、世界中の科学者がウイルスのクローンと合成を行ってウイルスを迅速に特定し、効果的なワクチンと解毒剤を生成するようになりました。

19 年に COVID-2020 のパンデミックが発生したとき、世界の研究者はクローニングを使用してウイルスの遺伝子構成を研究しました。科学者は、DNA 断片をつなぎ合わせてウイルスゲノムを複製し、細菌に導入することがあります。ただし、この方法はすべてのウイルス、特にコロナウイルスに最適というわけではありません。コロナウイルスは大きなゲノムを持っているため、細菌が効果的に複製することは困難です. さらに、ゲノムの一部が不安定になったり、バクテリアにとって有毒になったりする可能性がありますが、その理由はまだ完全には解明されていません。

対照的に、ウイルスのクローニングと合成は、生物兵器 (BW) の取り組みを進めています。生物戦争は、敵を殺したり、無能にしたり、怖がらせたりすることを目的とした微生物や毒物を放出すると同時に、少量で国家経済を壊滅させます。これらの微生物は、少量でも多くの犠牲者を出す可能性があるため、大量破壊兵器に分類されます。

破壊的な影響

2020年、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）のワクチンや治療法の開発競争において、スイスに本拠を置くベルン大学の科学者たちは、酵母という珍しいツールに注目した。他のウイルスとは異なり、SARS-CoV-2は研究室のヒト細胞で増殖できないため、研究が困難です。しかし、研究チームは酵母細胞を使ってウイルスをクローニングし合成する迅速かつ効率的な方法を開発した。

科学誌ネイチャーに掲載された論文に記載されたこのプロセスでは、形質転換関連組換え（TAR）を利用して、酵母細胞内で短いDNA断片を染色体全体に融合させた。この技術により、科学者はウイルスのゲノムを迅速かつ簡単に複製できるようになりました。この方法は、蛍光レポータータンパク質をコードするウイルスのバージョンをクローンするために使用されており、科学者はウイルスをブロックする能力について潜在的な薬剤をスクリーニングすることができます。

この発見は、従来のクローン作成方法よりも多くの利点を提供しますが、リスクもあります。酵母でのウイルスのクローン作成は、ヒトへの酵母感染の拡大につながる可能性があり、操作されたウイルスが実験室から流出するリスクがあります。それにもかかわらず、科学者たちは、クローニングプロセスがウイルスを迅速に複製し、効果的な治療法やワクチンを開発するための強力なツールを提供すると信じています. さらに、研究者は、MERS (中東呼吸器症候群) やジカウイルスなど、他のウイルスのクローンを作成するための TAR の実装を調査しています。

ウイルスのクローニングと合成の意味

ウイルスのクローン作成と合成のより広い意味には、次のようなものがあります。

新興ウイルスに関する研究を継続し、政府が潜在的な流行やパンデミックに備えることができるようにします。
ウイルス性疾患に対するバイオ医薬品の迅速な開発と生産。
生物兵器を特定するためのウイルスクローニングの使用の増加。ただし、一部の組織は、より優れた化学的および生物学的毒物を開発するために同じことを行う可能性があります.
政府は、公的資金によるウイルス学研究と、これらのウイルスがいつ/もし逃げた場合の緊急時対応計画を含め、研究所で行われている複製について透明性を保つようますます圧力をかけられています.
ウイルスクローニング研究への公的および民間投資の拡大。これらのプロジェクトは、セクター内の雇用の増加につながる可能性があります。
個別化医療の分野の拡大、個々の遺伝子プロファイルに合わせた治療の調整、ウイルス療法の有効性の向上。
より正確な農業生物防除法の開発により、化学農薬への依存を減らし、持続可能な農業を促進する可能性があります。
教育機関は先進的なバイオテクノロジーをカリキュラムに組み込んでおり、ウイルス学や遺伝学においてより熟練した労働力を生み出しています。