Klonen und Synthetisieren von Viren: Ein schnellerer Weg, um zukünftige Pandemien zu verhindern

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  Quantumrun-Vorausschau
• 29. September 2022

Zusammenfassung der Einblicke

Viruserkrankungen haben zu Fortschritten beim Klonen von Viren geführt, um eine schnelle Identifizierung und Impfstoffentwicklung zu ermöglichen. Während die jüngste Forschung innovative Methoden wie die Verwendung von Hefe für die SARS-CoV-2-Replikation umfasst, bestehen weiterhin Bedenken hinsichtlich der Sicherheit und der biologischen Kriegsführung. Diese Entwicklungen könnten auch Fortschritte in der personalisierten Medizin, Landwirtschaft und Bildung vorantreiben und eine Zukunft mit besser vorbereiteten Gesundheits- und Biotechnologiesektoren gestalten.

Klonen und Synthetisieren von Viren Kontext

Viruserkrankungen stellen seit jeher eine Bedrohung für den Menschen dar. Diese hochgradig pathogenen Infektionen haben im Laufe der Geschichte viel Leid verursacht und oft eine entscheidende Rolle für den Ausgang von Kriegen und anderen Weltereignissen gespielt. Berichte über Virusausbrüche wie Pocken, Masern, HIV (Human Immunodeficiency Virus), SARS-CoV (Coronavirus des schweren akuten respiratorischen Syndroms), das Influenzavirus von 1918 und andere dokumentieren die verheerenden Auswirkungen dieser Krankheiten. Diese Virusausbrüche haben Wissenschaftler weltweit veranlasst, Viren zu klonen und zu synthetisieren, um sie schnell zu identifizieren und wirksame Impfstoffe und Gegenmittel herzustellen. 

Als die COVID-19-Pandemie im Jahr 2020 ausbrach, verwendeten Forscher weltweit das Klonen, um die genetische Zusammensetzung des Virus zu untersuchen. Wissenschaftler können DNA-Fragmente zusammenfügen, um ein virales Genom zu replizieren und sie in Bakterien einzuführen. Diese Methode ist jedoch nicht für alle Viren – insbesondere Coronaviren – ideal. Da Coronaviren große Genome haben, ist es für Bakterien schwierig, sich effektiv zu replizieren. Außerdem können Teile des Genoms für Bakterien instabil oder toxisch sein – obwohl der Grund noch nicht vollständig geklärt ist. 

Im Gegensatz dazu fördern das Klonen und Synthetisieren von Viren die Bemühungen der biologischen Kriegsführung (BW). Biologische Kriegsführung setzt Mikroorganismen oder Gifte frei, die darauf abzielen, den Feind zu töten, zu deaktivieren oder zu verängstigen, während sie in winzigen Dosen auch die Volkswirtschaften verwüsten. Diese Mikroorganismen werden als Massenvernichtungswaffen eingestuft, da selbst kleine Mengen viele Todesopfer fordern können. 

Störende Wirkung

Im Jahr 2020 griffen Wissenschaftler der in der Schweiz ansässigen Universität Bern im Wettlauf um die Entwicklung eines Impfstoffs oder einer Behandlung gegen COVID-19 auf ein ungewöhnliches Werkzeug zurück: Hefe. Im Gegensatz zu anderen Viren kann SARS-CoV-2 nicht im Labor in menschlichen Zellen gezüchtet werden, was die Untersuchung schwierig macht. Doch das Team entwickelte eine schnelle und effiziente Methode zum Klonen und Synthetisieren des Virus mithilfe von Hefezellen.

Der Prozess, der in einem in der Wissenschaftszeitschrift Nature veröffentlichten Artikel beschrieben wird, nutzte die transformationsassoziierte Rekombination (TAR), um kurze DNA-Fragmente in Hefezellen zu ganzen Chromosomen zu verschmelzen. Diese Technik ermöglichte es Wissenschaftlern, das Virusgenom schnell und einfach zu replizieren. Die Methode wurde verwendet, um eine Version des Virus zu klonen, die ein fluoreszierendes Reporterprotein kodiert, was es Wissenschaftlern ermöglicht, potenzielle Medikamente auf ihre Fähigkeit zu testen, das Virus zu blockieren.

Während diese Entdeckung viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Klonmethoden bietet, birgt sie auch Risiken. Das Klonen von Viren in Hefe kann zur Ausbreitung von Hefeinfektionen beim Menschen führen, und es besteht die Gefahr, dass ein künstlich hergestellter Virus aus einem Labor entweicht. Nichtsdestotrotz glauben Wissenschaftler, dass der Klonprozess ein leistungsfähiges Werkzeug für die schnelle Replikation von Viren und die Entwicklung wirksamer Behandlungen oder Impfstoffe bietet. Darüber hinaus untersuchen Forscher die Implementierung von TAR, um andere Viren zu klonen, darunter MERS (Middle East Respiratory Syndrome) und Zika.

Auswirkungen des Klonens und Synthetisierens von Viren

Zu den weiteren Auswirkungen des Klonens und Synthetisierens von Viren können gehören: 

• Fortsetzung der Forschung zu neu auftretenden Viren, um Regierungen in die Lage zu versetzen, sich auf potenzielle Epidemien oder Pandemien vorzubereiten.
• Biopharma beschleunigt die Entwicklung und Produktion von Arzneimitteln gegen Viruserkrankungen.
• Der zunehmende Einsatz des Klonens von Viren zur Identifizierung biologischer Waffen. Einige Organisationen könnten jedoch dasselbe tun, um bessere chemische und biologische Gifte zu entwickeln.
• Regierungen werden zunehmend unter Druck gesetzt, ihre öffentlich finanzierten virologischen Studien und die in ihren Labors durchgeführte Replikation transparent zu machen, einschließlich Notfallplänen, wann/falls diese Viren austreten.
• Größere öffentliche und private Investitionen in die Virusklonforschung. Diese Projekte können zu mehr Beschäftigung in diesem Sektor führen.
• Ausbau im Bereich der personalisierten Medizin, Anpassung der Behandlungen an individuelle genetische Profile und Steigerung der Wirksamkeit viraler Therapien.
• Entwicklung präziserer landwirtschaftlicher Biokontrollmethoden, die möglicherweise die Abhängigkeit von chemischen Pestiziden verringern und eine nachhaltige Landwirtschaft fördern.
• Bildungseinrichtungen integrieren fortschrittliche Biotechnologie in ihre Lehrpläne, was zu besser qualifizierten Arbeitskräften in den Bereichen Virologie und Genetik führt.

Fragen zu berücksichtigen

• Wie kann das Klonen von Viren Ihrer Meinung nach Studien zu Viruserkrankungen beschleunigen?
• Was sind die anderen möglichen Gefahren der Reproduktion von Viren im Labor?