克隆和合成病毒：预防未来流行病的更快方法

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  量子运行远见
• 2022 年 9 月 29 日

洞察总结

病毒性疾病导致了病毒克隆技术的进步，以实现快速识别和疫苗开发。虽然最近的研究包括使用酵母进行 SARS-CoV-2 复制等创新方法，但对安全性和生物战的担忧仍然存在。这些发展还可以推动个性化医疗、农业和教育的进步，通过准备更充分的医疗保健和生物技术行业塑造未来。

克隆和合成病毒上下文

病毒性疾病一直对人类构成威胁。 这些高致病性感染在历史上造成了许多痛苦，通常在战争和其他世界事件的结果中发挥关键作用。 对天花、麻疹、HIV（人类免疫缺陷病毒）、SARS-CoV（严重急性呼吸综合征冠状病毒）、1918 年流感病毒等病毒爆发的描述记录了这些疾病的破坏性影响。 这些病毒爆发已导致世界各地的科学家克隆和合成病毒以快速识别它们并生产有效的疫苗和解毒剂。 

当 19 年 COVID-2020 大流行爆发时，全球研究人员使用克隆技术来研究病毒的基因组成。 科学家可以缝合 DNA 片段以复制病毒基因组并将它们引入细菌。 然而，这种方法并不适用于所有病毒——尤其是冠状病毒。 由于冠状病毒具有较大的基因组，这使得细菌难以有效复制。 此外，基因组的某些部分可能不稳定或对细菌有毒——尽管其原因尚不完全清楚。 

相比之下，克隆和合成病毒正在推进生物战 (BW) 的努力。 生物战释放微生物或毒物，意图杀死、禁用或恐吓敌人，同时以微小的剂量破坏国家经济。 这些微生物被归类为大规模杀伤性武器，因为即使少量也可能造成许多伤亡。 

破坏性影响

2020 年，在开发 COVID-19 疫苗或治疗方法的竞赛中，瑞士伯尔尼大学的科学家们转向了一种不寻常的工具：酵母。与其他病毒不同，SARS-CoV-2 无法在实验室的人体细胞中生长，这使得研究具有挑战性。但该团队开发了一种利用酵母细胞快速高效克隆和合成病毒的方法。

发表在科学杂志《自然》上的一篇论文描述了这一过程，利用转化相关重组 (TAR) 将短 DNA 片段融合到酵母细胞的整个染色体中。这项技术使科学家能够快速、轻松地复制病毒基因组。该方法已被用来克隆编码荧光报告蛋白的病毒版本，使科学家能够筛选潜在的药物，以确定其阻断病毒的能力。

虽然与传统克隆方法相比，这一发现提供了许多优势，但它也存在风险。 在酵母中克隆病毒会导致酵母感染在人类中传播，并且存在工程病毒可能从实验室逃逸的风险。 尽管如此，科学家们认为，克隆过程为快速复制病毒和开发有效的治疗方法或疫苗提供了强大的工具。 此外，研究人员正在研究使用 TAR 克隆其他病毒，包括 MERS（中东呼吸综合征）和寨卡病毒。

克隆和合成病毒的意义

克隆和合成病毒的更广泛影响可能包括： 

• 继续研究新出现的病毒，使政府能够为潜在的流行病或大流行病做好准备。
• 生物制药快速跟踪病毒性疾病的药物开发和生产。
• 越来越多地使用病毒克隆来识别生物武器。 然而，一些组织可能会这样做以开发更好的化学和生物毒药。
• 政府越来越受到压力，要求对其公共资助的病毒学研究和实验室进行的复制保持透明，包括这些病毒何时/如果逃逸的应急计划。
• 加大对病毒克隆研究的公共和私人投资。 这些项目可能会增加该部门的就业机会。
• 个性化医疗领域的扩展，根据个体基因谱定制治疗方法并提高病毒疗法的有效性。
• 开发更精确的农业生物防治方法，有可能减少对化学农药的依赖并促进可持续农业。
• 教育机构将先进的生物技术纳入课程，从而培养病毒学和遗传学方面技能更高的劳动力。

需要考虑的问题

• 您认为克隆病毒还能如何加速病毒性疾病的研究？
• 在实验室中繁殖病毒还有哪些其他可能的危险？