:生物制品圈
2年12月底,湖北省武汉市发生了一起由新型冠状病毒(非典-CoV-2)引起的肺炎疫情。现在,这一流行病已导致77,000人感染,2400多人死亡。除了中国,在亚洲、欧洲、北美和非洲等20多个国家都发现了确诊病例。
在全国的共同努力下,新关病毒疫情明显减缓。然而,中国工程院副院长、呼吸与危重医学专家王晨最近表示,新冠肺炎可能会变成一种慢性病,像流感一样与人类长期共存。
因此,用于预防新冠状病毒的疫苗和用于治疗新冠状病毒的特异性药物特别重要。这两种研究都需要获得新冠状病毒的活病毒。
最近,瑞士伯尔尼大学的乔尔格·乔尔斯和沃克尔·泰尔发表了一篇研究论文,题目是:在生物学的预印网站BioRxiv上利用合成基因组学平台快速重建SARS-CoV-2。
该研究证明了基于酵母的合成基因组学平台的完整功能,该平台能够在基因片段合成后的一周内设计并复活新的冠状病毒(非典-CoV-2)。
不需要从患者体内分离病毒,直接利用酵母快速生产大量活性新型冠状病毒(非典-CoV-2)。该技术能够快速应对病毒疫情的突然爆发,能够在爆发过程中实时生成不断发展的核糖核酸病毒变异体并对其功能进行表征,从而大大降低了病毒变异体给研究带来的困难。
人口增长、旅游增加、气候变化等因素加剧了核糖核酸病毒的传播和流行仅在过去十年中,我们就目睹了中东呼吸综合征冠状病毒、ZIKV病毒和埃博拉病毒的爆发。2019年底,新型冠状病毒(SARS-CoV-2)引起的肺炎疫情首次在湖北省武汉市出现。疫情迅速蔓延,并很快蔓延到中国大多数省份和许多海外国家。
中国科学家早就发现了活跃的新冠状病毒,但他们还没有时间与其他外国科研机构分享。活病毒对于疾病诊断、动物模型建立、中间宿主确认、疫苗研发等都非常重要。然而,通过化学合成构建新的冠状病毒(非典冠状病毒-2)可以绕过这一限制,并且可以在不从患者体内分离的情况下获得活性病毒。此外,病毒的单个基因可以被遗传修饰和功能表征。
如今,反向遗传学已经成为一种必不可少的工具,它彻底改变了我们对病毒致病机理和疫苗开发的看法。
,然而,例如,冠状病毒,一种大的核糖核酸病毒,由于基因组大小的问题,很难在大肠杆菌中克隆和操作,因此需要另一个快速和强大的反向遗传学平台进行研究。
因此,研究人员发现了另一种方法,将新冠状病毒基因组的反义DNA分解成12个末端序列长度为0.5-3.4 kbp的重叠的DNA片段,并添加绿色荧光蛋白GFP序列,以便于后续感染细胞实验的检测和观察。
利用酿酒酵母中的同源重组系统,使反义核酸在酿酒酵母中重组为完整的基因序列
,然后用T7 RNA聚合酶在体外将反义DNA转录成感染性病毒RNA通过电穿孔导入核糖核酸后,发现正常的Vero E6细胞可被感染并发出荧光。
此外,研究小组展示了基于酵母的合成基因组学平台的完整功能,该平台可用于快速重建多种核糖核酸病毒,包括冠状病毒科、黄病毒科和副粘病毒科的成员。
本研究开发了一种基于合成基因组学的重组大核糖核酸病毒的系统,该系统可以快速合成大量活性的新型冠状病毒(非典-CoV-2)和其他核糖核酸病毒。该系统可以向卫生当局和实验室提供没有临床样本的活性病毒样本。
随着新型冠状病毒(SARS-CoV-2)的爆发,该病毒可能发生基因序列变异和表型变化。使用该系统,可以快速地引入这些变异,并且可以实时地表征新型冠状病毒(SARS-CoV-2)的功能。
总的来说,本研究开发的新系统突破了病毒来源的限制,可以在短时间(一周)内大量生产或修饰活性病毒,用于疾病诊断、动物模型建立、中间宿主确认、疫苗开发等研究。
更重要的是,核糖核酸病毒具有很强的突变能力。作为一种大的核糖核酸病毒,新的冠状病毒也有突变的风险。这种新技术可以快速合成和构建突变病毒,并进行实时表征,以对疫情的实时变化做出更快的响应
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