Quantumrun

КРЕДИТ ЗОБРАЖЕННЯ:

iStock

Клонування та синтез вірусів: швидший спосіб запобігти майбутнім пандеміям

Вчені відтворюють ДНК вірусів у лабораторії, щоб краще зрозуміти, як вони поширюються та як їх можна зупинити.

Автор:
ім'я автора
Quantumrun Foresight
Вересень 29, 2022

Короткий огляд

Вірусні захворювання призвели до прогресу в клонуванні вірусів для швидкої ідентифікації та розробки вакцини. Хоча останні дослідження включають інноваційні методи, такі як використання дріжджів для реплікації SARS-CoV-2, занепокоєння щодо безпеки та біологічної війни залишаються. Ці розробки також можуть сприяти розвитку персоналізованої медицини, сільського господарства та освіти, формуючи майбутнє з краще підготовленими секторами охорони здоров’я та біотехнологіями.

Контекст клонування та синтезу вірусів

Вірусні захворювання постійно становлять загрозу для людини. Ці високопатогенні інфекції спричиняли багато страждань протягом всієї історії, часто відіграючи вирішальну роль у результатах воєн та інших світових подій. Повідомлення про спалахи вірусів, таких як віспа, кір, ВІЛ (вірус імунодефіциту людини), SARS-CoV (коронавірус важкого гострого респіраторного синдрому), вірус грипу 1918 року та інші, документують руйнівні наслідки цих захворювань. Ці вірусні спалахи змусили вчених у всьому світі клонувати та синтезувати віруси, щоб швидко їх ідентифікувати та створювати ефективні вакцини та протиотрути.

Коли в 19 році спалахнула пандемія COVID-2020, світові дослідники використовували клонування для вивчення генетичного складу вірусу. Вчені можуть зшити фрагменти ДНК, щоб відтворити вірусний геном і ввести їх у бактерії. Однак цей метод не ідеальний для всіх вірусів, особливо для коронавірусів. Оскільки коронавіруси мають великі геноми, це ускладнює ефективне розмноження бактерій. Крім того, частини геному можуть бути нестабільними або токсичними для бактерій, хоча причина ще не повністю зрозуміла.

Навпаки, клонування та синтез вірусів просувають зусилля у сфері біологічної війни (BW). Біологічна війна вивільняє мікроорганізми або отрути, які мають на меті вбити, вивести з ладу або налякати ворога, а також руйнувати національну економіку в невеликих дозах. Ці мікроорганізми класифікуються як зброя масового знищення, оскільки навіть невеликі кількості можуть призвести до багатьох жертв.

Руйнівний вплив

У 2020 році в гонці за розробкою вакцини або лікування від COVID-19 вчені зі швейцарського Бернського університету звернулися до незвичайного інструменту: дріжджів. На відміну від інших вірусів, SARS-CoV-2 не можна вирощувати в клітинах людини в лабораторії, що ускладнює його вивчення. Але команда розробила швидкий і ефективний метод клонування та синтезу вірусу за допомогою клітин дріжджів.

Процес, описаний у статті, опублікованій в науковому журналі Nature, використовував рекомбінацію, пов’язану з трансформацією (TAR), для злиття коротких фрагментів ДНК у цілі хромосоми в клітинах дріжджів. Ця методика дозволила вченим швидко і легко відтворити геном вірусу. Цей метод був використаний для клонування версії вірусу, який кодує флуоресцентний репортерний білок, що дозволяє вченим перевіряти потенційні ліки на їх здатність блокувати вірус.

Хоча це відкриття пропонує багато переваг перед традиційними методами клонування, воно також має ризики. Клонування вірусів у дріжджах може призвести до поширення дріжджових інфекцій серед людей, і існує ризик того, що створений вірус може втекти з лабораторії. Тим не менш, вчені вважають, що процес клонування є потужним інструментом для швидкого розмноження вірусів і розробки ефективних методів лікування або вакцин. Крім того, дослідники досліджують застосування TAR для клонування інших вірусів, зокрема MERS (Близькосхідний респіраторний синдром) і Зіка.

Наслідки клонування та синтезу вірусів

Більш широкі наслідки клонування та синтезу вірусів можуть включати:

Продовження досліджень нових вірусів, що дозволяє урядам підготуватися до потенційних епідемій або пандемій.
Biopharma прискорює розробку та виробництво ліків проти вірусних захворювань.
Все більше використання клонування вірусів для ідентифікації біологічної зброї. Однак деякі організації можуть зробити те саме, щоб розробити кращі хімічні та біологічні отрути.
Уряди піддаються дедалі більшому тиску, щоб вони були прозорими щодо вірусологічних досліджень, що фінансуються державою, і реплікації, яка проводиться в їхніх лабораторіях, включаючи плани на випадок непередбачених обставин, коли/якщо ці віруси втечуть.
Більші державні та приватні інвестиції в дослідження клонування вірусів. Ці проекти можуть призвести до збільшення зайнятості в секторі.
Розширення в області персоналізованої медицини, пристосування лікування до індивідуальних генетичних профілів і підвищення ефективності лікування вірусів.
Розробка більш точних методів біоконтролю сільського господарства, потенційно зменшуючи залежність від хімічних пестицидів і сприяючи сталому землеробству.
Освітні заклади включають передові біотехнології в навчальні програми, що веде до більш кваліфікованої робочої сили в галузі вірусології та генетики.