Клонирование и синтез вирусов: более быстрый способ предотвратить будущие пандемии

• Автор:
• Имя автора

  Квантумран Форсайт
• 29 сентября, 2022

Сводка статистики

Вирусные заболевания привели к прогрессу в клонировании вирусов для быстрой идентификации и разработки вакцин. Хотя недавние исследования включают в себя инновационные методы, такие как использование дрожжей для репликации SARS-CoV-2, сохраняются опасения по поводу безопасности и биологического оружия. Эти разработки могут также способствовать прогрессу в персонализированной медицине, сельском хозяйстве и образовании, формируя будущее с более подготовленными секторами здравоохранения и биотехнологий.

Контекст клонирования и синтеза вирусов

Вирусные заболевания постоянно представляют угрозу для человека. Эти высокопатогенные инфекции причиняли много страданий на протяжении всей истории, часто играя решающую роль в исходе войн и других мировых событий. Отчеты о вирусных вспышках, таких как оспа, корь, ВИЧ (вирус иммунодефицита человека), SARS-CoV (тяжелый острый респираторный синдром), вирус гриппа 1918 года и другие, документально подтверждают разрушительные последствия этих заболеваний. Эти вирусные вспышки побудили ученых всего мира клонировать и синтезировать вирусы для их быстрой идентификации и производства эффективных вакцин и противоядий. 

Когда в 19 году разразилась пандемия COVID-2020, мировые исследователи использовали клонирование для изучения генетического состава вируса. Ученые могут сшивать фрагменты ДНК, чтобы воспроизвести вирусный геном и внедрить их в бактерии. Однако этот метод не идеален для всех вирусов, особенно для коронавирусов. Поскольку коронавирусы имеют большие геномы, это затрудняет эффективную репликацию бактерий. Кроме того, части генома могут быть нестабильными или токсичными для бактерий, хотя причина этого еще не до конца понятна. 

Напротив, клонирование и синтез вирусов продвигают усилия по созданию биологической войны (БО). Биологическая война высвобождает микроорганизмы или яды, которые намереваются убить, вывести из строя или напугать врага, а также в крошечных дозах опустошить национальную экономику. Эти микроорганизмы классифицируются как оружие массового уничтожения, потому что даже небольшие количества могут привести к многочисленным жертвам. 

Разрушительное воздействие

В 2020 году в гонке по разработке вакцины или лечения COVID-19 ученые из швейцарского Бернского университета обратились к необычному инструменту: дрожжам. В отличие от других вирусов, SARS-CoV-2 нельзя выращивать в клетках человека в лаборатории, что затрудняет его изучение. Но команда разработала быстрый и эффективный метод клонирования и синтеза вируса с использованием дрожжевых клеток.

Процесс, описанный в статье, опубликованной в научном журнале Nature, использует рекомбинацию, связанную с трансформацией (TAR), для слияния коротких фрагментов ДНК в целые хромосомы в дрожжевых клетках. Этот метод позволил ученым быстро и легко воспроизвести геном вируса. Этот метод был использован для клонирования версии вируса, кодирующей флуоресцентный репортерный белок, что позволило ученым проверять потенциальные лекарства на предмет их способности блокировать вирус.

Хотя это открытие предлагает множество преимуществ по сравнению с традиционными методами клонирования, оно также сопряжено с риском. Клонирование вирусов в дрожжах может привести к распространению дрожжевых инфекций среди людей, и существует риск того, что искусственный вирус может выйти из лаборатории. Тем не менее, ученые считают, что процесс клонирования предлагает мощный инструмент для быстрого воспроизведения вирусов и разработки эффективных методов лечения или вакцин. Кроме того, исследователи изучают применение TAR для клонирования других вирусов, включая MERS (ближневосточный респираторный синдром) и вирус Зика.

Последствия клонирования и синтеза вирусов

Более широкие последствия клонирования и синтеза вирусов могут включать: 

• Непрерывные исследования новых вирусов, позволяющие правительствам подготовиться к потенциальным эпидемиям или пандемиям.
• Biopharma ускоряет разработку и производство лекарств против вирусных заболеваний.
• Все более широкое использование клонирования вирусов для идентификации биологического оружия. Однако некоторые организации могли бы сделать то же самое для разработки лучших химических и биологических ядов.
• На правительства все чаще оказывается давление, чтобы они были прозрачными в отношении своих финансируемых государством вирусологических исследований и репликации, проводимой в их лабораториях, включая планы на случай непредвиденных обстоятельств, когда и если эти вирусы ускользнут.
• Увеличение государственных и частных инвестиций в исследования по клонированию вирусов. Эти проекты могут привести к увеличению занятости в секторе.
• Расширение сферы персонализированной медицины, адаптация лечения к индивидуальным генетическим профилям и повышение эффективности вирусной терапии.
• Разработка более точных методов биоконтроля в сельском хозяйстве, потенциально снижающих зависимость от химических пестицидов и способствующих устойчивому сельскому хозяйству.
• Образовательные учреждения включают в учебные программы передовые биотехнологии, что приводит к появлению более квалифицированной рабочей силы в области вирусологии и генетики.

Вопросы для рассмотрения

• Как еще, по вашему мнению, клонирование вирусов может ускорить исследования вирусных заболеваний?
• Каковы другие возможные опасности воспроизведения вирусов в лаборатории?