Klonowanie i synteza wirusów: szybszy sposób na zapobieganie przyszłym pandemiom

• Autor:
• nazwisko autora

  Foresight Quantumrun
• 29 września 2022 r.

Podsumowanie spostrzeżeń

Choroby wirusowe doprowadziły do ​​postępu w klonowaniu wirusów w celu szybkiej identyfikacji i opracowania szczepionek. Chociaż ostatnie badania obejmują innowacyjne metody, takie jak wykorzystanie drożdży do replikacji SARS-CoV-2, nadal istnieją obawy dotyczące bezpieczeństwa i wojny biologicznej. Zmiany te mogą również napędzać postęp w medycynie spersonalizowanej, rolnictwie i edukacji, kształtując przyszłość z lepiej przygotowanymi sektorami opieki zdrowotnej i biotechnologii.

Kontekst klonowania i syntezy wirusów

Choroby wirusowe niezmiennie stanowią zagrożenie dla ludzi. Te wysoce patogenne infekcje spowodowały wiele cierpień w historii, często odgrywając kluczową rolę w wyniku wojen i innych wydarzeń na świecie. Doniesienia o epidemiach wirusów, takich jak ospa, odra, HIV (ludzki wirus niedoboru odporności), SARS-CoV (koronawirus zespołu ciężkiej ostrej niewydolności oddechowej), wirus grypy z 1918 r. i inne, dokumentują niszczycielskie skutki tych chorób. Te epidemie wirusowe skłoniły naukowców na całym świecie do klonowania i syntezy wirusów w celu ich szybkiej identyfikacji i stworzenia skutecznych szczepionek i odtrutek. 

Kiedy w 19 roku wybuchła pandemia COVID-2020, światowi naukowcy wykorzystali klonowanie do zbadania składu genetycznego wirusa. Naukowcy mogą łączyć fragmenty DNA w celu replikacji genomu wirusa i wprowadzać je do bakterii. Jednak ta metoda nie jest idealna dla wszystkich wirusów — zwłaszcza koronawirusów. Ponieważ koronawirusy mają duże genomy, bakterie mają trudności z efektywną replikacją. Ponadto części genomu mogą być niestabilne lub toksyczne dla bakterii — choć przyczyna nie jest jeszcze w pełni zrozumiała. 

W przeciwieństwie do tego, klonowanie i synteza wirusów stanowią postęp w wysiłkach w zakresie wojny biologicznej (BW). Wojna biologiczna uwalnia mikroorganizmy lub trucizny, które mają na celu zabić, obezwładnić lub przestraszyć wroga, jednocześnie niszcząc gospodarki narodowe w małych dawkach. Te mikroorganizmy są klasyfikowane jako broń masowego rażenia, ponieważ nawet niewielkie ilości mogą spowodować wiele ofiar. 

Zakłócający wpływ

W 2020 roku, w wyścigu o opracowanie szczepionki lub leku na Covid-19, naukowcy ze szwajcarskiego Uniwersytetu w Bernie sięgnęli po niezwykłe narzędzie: drożdże. W przeciwieństwie do innych wirusów, SARS-CoV-2 nie może być hodowany w komórkach ludzkich w laboratorium, co utrudnia jego badanie. Zespół opracował jednak szybką i skuteczną metodę klonowania i syntezy wirusa przy użyciu komórek drożdży.

W procesie opisanym w artykule opublikowanym w czasopiśmie naukowym Nature wykorzystano rekombinację związaną z transformacją (TAR) do fuzji krótkich fragmentów DNA w całe chromosomy w komórkach drożdży. Technika ta umożliwiła naukowcom szybką i łatwą replikację genomu wirusa. Metodę tę wykorzystano do sklonowania wersji wirusa kodującej fluorescencyjne białko reporterowe, co umożliwiło naukowcom sprawdzanie potencjalnych leków pod kątem ich zdolności do blokowania wirusa.

Chociaż odkrycie to ma wiele zalet w porównaniu z tradycyjnymi metodami klonowania, wiąże się również z ryzykiem. Klonowanie wirusów w drożdżach może prowadzić do rozprzestrzeniania się infekcji drożdżakami u ludzi i istnieje ryzyko, że zmodyfikowany wirus może uciec z laboratorium. Niemniej naukowcy uważają, że proces klonowania stanowi potężne narzędzie do szybkiego replikowania wirusów i opracowywania skutecznych terapii lub szczepionek. Ponadto naukowcy badają zastosowanie TAR do klonowania innych wirusów, w tym MERS (zespół oddechowy na Bliskim Wschodzie) i Zika.

Konsekwencje klonowania i syntezy wirusów

Szersze implikacje klonowania i syntezy wirusów mogą obejmować: 

• Kontynuacja badań nad pojawiającymi się wirusami, umożliwiająca rządom przygotowanie się na potencjalne epidemie lub pandemie.
• Biopharma przyspiesza opracowywanie i produkcję leków przeciwko chorobom wirusowym.
• Coraz większe wykorzystanie klonowania wirusów do identyfikacji broni biologicznej. Jednak niektóre organizacje mogą zrobić to samo, aby opracować lepsze trucizny chemiczne i biologiczne.
• Rządy są coraz bardziej naciskane, aby były przejrzyste w zakresie finansowanych ze środków publicznych badań wirusologicznych i replikacji przeprowadzanej w ich laboratoriach, w tym planów awaryjnych, kiedy/jeśli te wirusy uciekną.
• Większe publiczne i prywatne inwestycje w badania nad klonowaniem wirusów. Projekty te mogą doprowadzić do wzrostu zatrudnienia w sektorze.
• Ekspansja w obszarze medycyny personalizowanej, dopasowywania zabiegów do indywidualnych profili genetycznych oraz zwiększania efektywności terapii wirusowych.
• Opracowanie bardziej precyzyjnych metod biokontroli w rolnictwie, potencjalnie zmniejszających zależność od chemicznych pestycydów i wspierających zrównoważone rolnictwo.
• Instytucje edukacyjne włączające zaawansowaną biotechnologię do programów nauczania, co zapewnia bardziej wykwalifikowaną siłę roboczą w dziedzinie wirusologii i genetyki.

Pytania do rozważenia

• Jak myślisz, jak jeszcze klonowanie wirusów może przyspieszyć badania nad chorobami wirusowymi?
• Jakie są inne możliwe zagrożenia związane z reprodukcją wirusów w laboratorium?