Kloniranje in sintetiziranje virusov: hitrejši način za preprečevanje prihodnjih pandemij

• Avtor:
• ime avtorja

  Quantumrun Foresight
• September 29, 2022

Povzetek vpogleda

Virusne bolezni so privedle do napredka pri kloniranju virusov za hitro identifikacijo in razvoj cepiva. Medtem ko nedavne raziskave vključujejo inovativne metode, kot je uporaba kvasa za replikacijo SARS-CoV-2, skrbi glede varnosti in biološkega bojevanja ostajajo. Ta razvoj bi lahko spodbudil tudi napredek v personalizirani medicini, kmetijstvu in izobraževanju ter oblikoval prihodnost z bolje pripravljenimi zdravstvenimi in biotehnološkimi sektorji.

Kontekst kloniranja in sintetiziranja virusov

Virusne bolezni vedno ogrožajo ljudi. Te visoko patogene okužbe so skozi zgodovino povzročile veliko trpljenja in pogosto igrale ključno vlogo pri izidu vojn in drugih svetovnih dogodkov. Poročila o virusnih izbruhih, kot so črne koze, ošpice, HIV (virus humane imunske pomanjkljivosti), SARS-CoV (koronavirus hudega akutnega respiratornega sindroma), virus gripe iz leta 1918 in drugi, dokumentirajo uničujoče učinke teh bolezni. Zaradi teh virusnih izbruhov so znanstveniki po vsem svetu začeli klonirati in sintetizirati viruse, da bi jih hitro prepoznali in izdelali učinkovita cepiva in protistrupe. 

Ko je leta 19 izbruhnila pandemija COVID-2020, so svetovni raziskovalci s kloniranjem proučevali genetsko sestavo virusa. Znanstveniki lahko sešijo fragmente DNK za replikacijo virusnega genoma in jih vnesejo v bakterije. Vendar pa ta metoda ni idealna za vse viruse – še posebej za koronaviruse. Ker imajo koronavirusi velike genome, je to bakterijam težko učinkovito razmnoževanje. Poleg tega so lahko deli genoma nestabilni ali strupeni za bakterije – čeprav razlog še ni popolnoma razumljen. 

Nasprotno pa kloniranje in sintetiziranje virusov pospešujeta prizadevanja za biološko vojno (BW). Biološka vojna sprošča mikroorganizme ali strupe, ki nameravajo ubiti, onesposobiti ali prestrašiti sovražnika, hkrati pa v majhnih odmerkih uničiti nacionalna gospodarstva. Ti mikroorganizmi se uvrščajo med orožja za množično uničevanje, saj lahko že majhne količine povzročijo veliko žrtev. 

Moteč vpliv

Leta 2020 so se znanstveniki s švicarske Univerze v Bernu v tekmi za razvoj cepiva ali zdravljenja za COVID-19 obrnili na nenavadno orodje: kvas. V nasprotju z drugimi virusi SARS-CoV-2 ni mogoče gojiti v človeških celicah v laboratoriju, zato ga je težko preučevati. Toda ekipa je razvila hitro in učinkovito metodo kloniranja in sintetiziranja virusa z uporabo celic kvasovk.

Postopek, opisan v prispevku, objavljenem v znanstveni reviji Nature, je uporabil transformacijsko povezano rekombinacijo (TAR) za spajanje kratkih fragmentov DNA v cele kromosome v celicah kvasovk. Ta tehnika je znanstvenikom omogočila hitro in enostavno replikacijo genoma virusa. Metoda je bila uporabljena za kloniranje različice virusa, ki kodira fluorescentni reporterski protein, kar znanstvenikom omogoča, da pregledajo potencialna zdravila glede njihove sposobnosti blokiranja virusa.

Čeprav to odkritje ponuja veliko prednosti pred tradicionalnimi metodami kloniranja, ima tudi tveganja. Kloniranje virusov v kvasovkah lahko privede do širjenja okužb s kvasovkami pri ljudeh in obstaja tveganje, da bi ustvarjen virus ušel iz laboratorija. Kljub temu znanstveniki verjamejo, da proces kloniranja ponuja močno orodje za hitro razmnoževanje virusov in razvoj učinkovitih zdravljenj ali cepiv. Poleg tega raziskovalci preiskujejo uporabo TAR za kloniranje drugih virusov, vključno z MERS (dihalni sindrom Bližnjega vzhoda) in zika.

Posledice kloniranja in sintetiziranja virusov

Širše posledice kloniranja in sintetiziranja virusov lahko vključujejo: 

• Nadaljnje raziskave nastajajočih virusov, ki vladam omogočajo, da se pripravijo na morebitne epidemije ali pandemije.
• Hiter razvoj in proizvodnja zdravil Biopharma proti virusnim boleznim.
• Vedno večja uporaba kloniranja virusov za identifikacijo biološkega orožja. Vendar bi lahko nekatere organizacije storile enako, da bi razvile boljše kemične in biološke strupe.
• Vlade so pod vse večjim pritiskom, naj bodo transparentne glede svojih javno financiranih viroloških študij in replikacije, ki se izvaja v njihovih laboratorijih, vključno z načrti za ukrepanje ob nepredvidljivih dogodkih, kdaj/če ti virusi pobegnejo.
• Večje javne in zasebne naložbe v raziskave kloniranja virusov. Ti projekti lahko povzročijo povečanje zaposlovanja v sektorju.
• Širitev na področju personalizirane medicine, prilagajanje zdravljenja individualnim genetskim profilom in povečanje učinkovitosti virusnih terapij.
• Razvoj natančnejših metod biokontrole v kmetijstvu, potencialno zmanjšanje odvisnosti od kemičnih pesticidov in spodbujanje trajnostnega kmetovanja.
• Izobraževalne ustanove, ki vključujejo napredno biotehnologijo v učne načrte, kar vodi do bolj usposobljene delovne sile na področju virologije in genetike.

Vprašanja, ki jih je treba upoštevati

• Kako drugače mislite, da lahko kloniranje virusov pospeši študije o virusnih boleznih?
• Kakšne so druge možne nevarnosti razmnoževanja virusov v laboratoriju?