克隆和合成病毒：預防未來流行病的更快方法

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  量子運行遠見
• 2022 年 9 月 29 日

洞察總結

病毒性疾病導致了病毒克隆技術的進步，以實現快速識別和疫苗開發。雖然最近的研究包括使用酵母進行 SARS-CoV-2 複製等創新方法，但對安全性和生物戰的擔憂仍然存在。這些發展還可以推動個人化醫療、農業和教育的進步，透過準備更充分的醫療保健和生物技術產業來塑造未來。

克隆和合成病毒上下文

病毒性疾病一直對人類構成威脅。 這些高致病性感染在歷史上造成了許多痛苦，通常在戰爭和其他世界事件的結果中發揮關鍵作用。 對天花、麻疹、HIV（人類免疫缺陷病毒）、SARS-CoV（嚴重急性呼吸綜合徵冠狀病毒）、1918 年流感病毒等病毒爆發的描述記錄了這些疾病的破壞性影響。 這些病毒爆發已導致世界各地的科學家克隆和合成病毒以快速識別它們並生產有效的疫苗和解毒劑。 

當 19 年 COVID-2020 大流行爆發時，全球研究人員使用克隆技術來研究病毒的基因組成。 科學家可以縫合 DNA 片段以復制病毒基因組並將它們引入細菌。 然而，這種方法並不適用於所有病毒——尤其是冠狀病毒。 由于冠狀病毒具有較大的基因組，這使得細菌難以有效複製。 此外，基因組的某些部分可能不穩定或對細菌有毒——儘管其原因尚不完全清楚。 

相比之下，克隆和合成病毒正在推進生物戰 (BW) 的努力。 生物戰釋放微生物或毒物，意圖殺死、禁用或恐嚇敵人，同時以微小的劑量破壞國家經濟。 這些微生物被歸類為大規模殺傷性武器，因為即使少量也可能造成許多傷亡。 

破壞性影響

2020 年，在開發 COVID-19 疫苗或治療方法的競賽中，瑞士伯爾尼大學的科學家轉向了一種不尋常的工具：酵母。與其他病毒不同，SARS-CoV-2 無法在實驗室的人體細胞中生長，這使得研究具有挑戰性。但該團隊開發了一種利用酵母細胞快速高效克隆和合成病毒的方法。

發表在科學期刊《自然》上的一篇論文描述了這個過程，利用轉化相關重組 (TAR) 將短 DNA 片段融合到酵母細胞的整個染色體中。這項技術使科學家能夠快速、輕鬆地複製病毒基因組。此方法已被用來克隆編碼螢光報告蛋白的病毒版本，使科學家能夠篩選潛在藥物的阻斷病毒的能力。

雖然與傳統克隆方法相比，這一發現提供了許多優勢，但它也存在風險。 在酵母中克隆病毒會導致酵母感染在人類中傳播，並且存在工程病毒可能從實驗室逃逸的風險。 儘管如此，科學家們認為，克隆過程為快速復制病毒和開發有效的治療方法或疫苗提供了強大的工具。 此外，研究人員正在研究使用 TAR 克隆其他病毒，包括 MERS（中東呼吸綜合徵）和寨卡病毒。

克隆和合成病毒的意義

克隆和合成病毒的更廣泛影響可能包括： 

• 繼續研究新出現的病毒，使政府能夠為潛在的流行病或大流行病做好準備。
• 生物製藥快速跟踪病毒性疾病的藥物開發和生產。
• 越來越多地使用病毒克隆來識別生物武器。 然而，一些組織可能會這樣做以開發更好的化學和生物毒藥。
• 政府越來越受到壓力，要求對其公共資助的病毒學研究和實驗室進行的複制保持透明，包括這些病毒何時/如果逃逸的應急計劃。
• 加大對病毒克隆研究的公共和私人投資。 這些項目可能會增加該部門的就業機會。
• 個人化醫療領域的擴展，根據個人基因譜客製化治療方法並提高病毒療法的有效性。
• 開發更精確的農業生物防治方法，有可能減少對化學農藥的依賴並促進永續農業。
• 教育機構將先進的生物技術納入課程，從而培養病毒學和遺傳學方面技能更高的勞動力。

需要考慮的問題

• 您認為克隆病毒還能如何加速病毒性疾病的研究？
• 在實驗室中繁殖病毒還有哪些其他可能的危險？