استنساخ وتصنيع الفيروسات: طريقة أسرع لمنع الأوبئة في المستقبل

• كاتب:
• اسم المؤلف

  البصيرة الكمومية
• 29 سبتمبر 2022

ملخص البصيرة

أدت الأمراض الفيروسية إلى التقدم في استنساخ الفيروسات للتعرف عليها بسرعة وتطوير اللقاحات. في حين أن الأبحاث الحديثة تتضمن أساليب مبتكرة مثل استخدام الخميرة لتكاثر فيروس سارس-كوف-2، إلا أن المخاوف بشأن السلامة والحرب البيولوجية لا تزال قائمة. ويمكن لهذه التطورات أيضًا أن تدفع عجلة التقدم في الطب الشخصي، والزراعة، والتعليم، وتشكيل مستقبل مع قطاعات الرعاية الصحية والتكنولوجيا الحيوية الأفضل استعدادًا.

سياق الاستنساخ وتوليف الفيروسات

لطالما شكلت الأمراض الفيروسية تهديدًا للبشر. تسببت هذه العدوى الشديدة الإمراض في الكثير من المعاناة عبر التاريخ ، وغالبًا ما لعبت دورًا محوريًا في نتائج الحروب والأحداث العالمية الأخرى. توثق حسابات تفشي الفيروس ، مثل الجدري والحصبة وفيروس نقص المناعة البشرية (فيروس نقص المناعة البشرية) وفيروس السارس (فيروس كورونا المتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة) وفيروس إنفلونزا 1918 وغيرها ، الآثار المدمرة لهذه الأمراض. دفعت هذه الفاشيات الفيروسية العلماء في جميع أنحاء العالم إلى استنساخ الفيروسات وتوليفها للتعرف عليها بسرعة وإنتاج لقاحات ومضادات فعالة. 

عندما اندلع جائحة COVID-19 في عام 2020 ، استخدم الباحثون العالميون الاستنساخ لدراسة التركيب الجيني للفيروس. يمكن للعلماء خياطة شظايا الحمض النووي لتكرار الجينوم الفيروسي وإدخالها في البكتيريا. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة ليست مثالية لجميع الفيروسات - وخاصة الفيروسات التاجية. نظرًا لأن فيروسات كورونا تحتوي على جينومات كبيرة ، فإن هذا يجعل من الصعب على البكتيريا التكاثر بشكل فعال. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تكون أجزاء من الجينوم غير مستقرة أو سامة للبكتيريا - على الرغم من أن السبب لم يتم فهمه بالكامل بعد. 

في المقابل ، يعمل استنساخ الفيروسات وتوليفها على تعزيز جهود الحرب البيولوجية (BW). تطلق الحرب البيولوجية الكائنات الحية الدقيقة أو السموم التي تهدف إلى قتل العدو أو تعطيله أو ترويعه بينما تدمر الاقتصادات الوطنية بجرعات صغيرة. تصنف هذه الكائنات الحية الدقيقة على أنها أسلحة دمار شامل لأنه حتى الكميات الصغيرة قد تؤدي إلى العديد من الضحايا. 

التأثير التخريبي

في عام 2020، في السباق لتطوير لقاح أو علاج لكوفيد-19، لجأ علماء من جامعة برن ومقرها سويسرا إلى أداة غير عادية: الخميرة. وعلى عكس الفيروسات الأخرى، لا يمكن زراعة SARS-CoV-2 في الخلايا البشرية في المختبر، مما يجعل دراسته صعبة. لكن الفريق طور طريقة سريعة وفعالة لاستنساخ الفيروس وتصنيعه باستخدام خلايا الخميرة.

العملية، الموصوفة في ورقة بحثية منشورة في مجلة Nature العلمية، تستخدم إعادة التركيب المرتبطة بالتحول (TAR) لدمج أجزاء قصيرة من الحمض النووي في كروموسومات كاملة في خلايا الخميرة. وسمحت هذه التقنية للعلماء بتكرار جينوم الفيروس بسرعة وسهولة. وقد تم استخدام هذه الطريقة لاستنساخ نسخة من الفيروس التي تشفر بروتين مراسل الفلورسنت، مما يسمح للعلماء بفحص الأدوية المحتملة لقدرتها على حجب الفيروس.

بينما يقدم هذا الاكتشاف العديد من المزايا مقارنة بأساليب الاستنساخ التقليدية ، إلا أنه ينطوي أيضًا على مخاطر. يمكن أن يؤدي استنساخ فيروسات الخميرة إلى انتشار عدوى الخميرة لدى البشر ، وهناك خطر من هروب فيروس مُعدّل هندسيًا من المختبر. ومع ذلك ، يعتقد العلماء أن عملية الاستنساخ توفر أداة قوية لتكرار الفيروسات بسرعة وتطوير علاجات أو لقاحات فعالة. بالإضافة إلى ذلك ، يقوم الباحثون بالتحقيق في تنفيذ TAR لاستنساخ فيروسات أخرى ، بما في ذلك MERS (متلازمة الشرق الأوسط التنفسية) وزيكا.

تداعيات استنساخ وتصنيع الفيروسات

قد تشمل الآثار الأوسع لاستنساخ الفيروسات وتصنيعها ما يلي: 

• مواصلة البحث عن الفيروسات الناشئة ، لتمكين الحكومات من الاستعداد للأوبئة أو الأوبئة المحتملة.
• تطوير الأدوية ذات المسار السريع من Biopharma وإنتاجها ضد الأمراض الفيروسية.
• الاستخدام المتزايد لاستنساخ الفيروس لتحديد الأسلحة البيولوجية. ومع ذلك ، قد تفعل بعض المنظمات الشيء نفسه لتطوير سموم كيميائية وبيولوجية أفضل.
• تتعرض الحكومات لضغوط متزايدة لتكون شفافة بشأن دراسات علم الفيروسات الممولة من القطاع العام والتكرار الذي يتم في مختبراتها ، بما في ذلك خطط الطوارئ المتعلقة بوقت / إذا هربت هذه الفيروسات.
• استثمارات عامة وخاصة أكبر في أبحاث استنساخ الفيروسات. قد تؤدي هذه المشاريع إلى زيادة فرص العمل في هذا القطاع.
• التوسع في مجال الطب الشخصي، وتخصيص العلاجات للملفات الوراثية الفردية وزيادة فعالية العلاجات الفيروسية.
• تطوير أساليب أكثر دقة للمكافحة الحيوية الزراعية، مما قد يؤدي إلى تقليل الاعتماد على المبيدات الكيماوية وتعزيز الزراعة المستدامة.
• تقوم المؤسسات التعليمية بدمج التكنولوجيا الحيوية المتقدمة في المناهج الدراسية، مما يؤدي إلى قوى عاملة أكثر مهارة في علم الفيروسات وعلم الوراثة.

أسئلة للنظر فيها

• كيف تعتقد أن استنساخ الفيروسات يمكن أن يسرع الدراسات حول الأمراض الفيروسية؟
• ما هي الأخطار الأخرى المحتملة لتكاثر الفيروسات في المختبر؟