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全球疫情来袭,瑞士科学家在实验室重造冠状病毒?

2020-04-05 18:16 567 查看


全文共2779字,预计学习时长8分钟 来源:baijiahao

 

新冠状病毒仍在肆虐,全球各国都进入紧急状态。

而当各国忙于控制到处传播的冠状病毒时,瑞士的科学家正在制造更多的致命病毒。

唯一的区别在于他们的病毒是人工合成的。

 

伯尔尼大学(Universityof Bern)的研究人员在瑞士一个小村庄里一个高度安全的实验室中,仅用一周的时间就使用酵母,已公布的基因组和邮购DNA重建了冠状病毒(正式名称为SARS-CoV-2)。他们在发布于生物预印本服务器biorXiv的新论文中详细介绍了这种合成病毒。它可以帮助更多的实验室开发冠状病毒的治疗药物,疫苗和诊断测试。但是,从头开始快速制造病毒的能力也引起了人们对该过程可用于制造生物武器的担忧。

 

科学家通常通过从病人的细胞中分离病毒并将其培养在实验室培养皿中来研究病毒。但是研究者一直想要获得冠状病毒样本。当疫情爆发于偏远地方时,实验室需要花费数月才能获得实体样本。

 

在这种情况下,研究人员可能会转向病毒的合成版本,也称为传染性克隆,从而尽早进行研究。与邮寄带来的危险病毒相比,制造合成病毒更实际,并且使许多研究者不受规则束缚。毕竟涉及到病原体的运输和获取有进口规定,还要获得特别许可。

 

艾伯塔大学的病毒学家戴维·埃文斯(DavidEvans)说:“所有这些事情总要花费大量时间”,他的团队于2017年发出警告,称他们制造出了一种已灭绝的马痘病毒的合成版本,这种病毒与天花病毒存在亲缘关系。“如果想要尽快开始研究病毒,亲自制造病毒有时更快速简单。”

 

要制造病毒,就需要收集病毒的组装方法。1月10日,一个中国团队在公开网站上发表了冠状病毒基因组的草案,为世界各地的科学家提供了该病毒的蓝图。随后,病毒学家尔克·泰尔(Volker Thiel)领导的瑞士团队立即开始研究工作。他们向位于新泽西的GenScript公司订购了冠状病毒DNA,该公司生产并向研究人员出售合成基因物质。诸如GenScript这样的公司合成DNA片段,这些片段之后可用来组装成完整的基因组。

  图像: NIAID/Flickr

三周后,瑞士的研究小组获得了重建冠状病毒基因组所需的大部分DNA片段。有时生物学家会手工重组,但会花费很多时间。为了加快速度,研究小组将这些片段插入酿酒的酵母细胞中,这些细胞通过重组的自然过程,将DNA片段像拼图碎片一样组装起来。这个过程使冠状病毒基因组在酵母中形成。

 

“它像瑞士手表一样运转完美。”

 

接下来,研究人员需要将冠状病毒基因组从DNA转换为相关的RNA分子(冠状病毒是RNA病毒,这意味着其遗传物质是RNA而不是DNA)。此后,他们制作了合成病毒的副本,发现病毒粒子可以感染替代人类细胞的猴细胞。这表明合成的冠状病毒正是原型病毒的完美副本。

 

团队收到邮寄的DNA 之后,总共花费了一周的时间完成了病毒重造。

 

伯恩大学兽医学研究所院长,本文的作者约尔·乔尔斯(JörgJores)说:“它像瑞士手表一样运转完美。”

 

安吉拉·拉斯穆森(Angela Rasmussen)是哥伦比亚大学梅尔曼公共卫生学院的病毒学家。她认为复制的合成病毒有助于研究者弄清楚如何阻止病毒的传播。

 

她说:“病毒本身对于设计和测试可以减轻病毒感染的药物至关重要。” 研究人员还可以使用基因工程技术来调节病毒,以查看某些突变是否使其危害更大或更小。拉斯穆森说,增加病毒的安全性尤其有用,这样研究人员在研究病毒时就不会被感染。

 

乔尔斯说,购买DNA片段的成本约为30,000美元,而且几年后甚至会更便宜。以前,DNA合成昂贵又费力,但GenScript、Integrated DNA Technology和Twist Bioscience等公司已使该过程自动化。

 

快速廉价地合成DNA的能力导致人们担心科学家会制造出基因工程病原体,这些病原体可能会从实验室流传出来并感染公众。但是拉斯穆森说,人们不应该过于担心这种可能性,因为使病毒变得更加危险的研究,即功能增强研究,会受到严格监管。蒂尔(Thiel)的小组获得了瑞士政府的特别许可,可以在具有特定安全要求的高封闭实验室中进行研究。

 

“并不是某人有一天可以进入实验室说,‘我要修改这个病毒的副本,让它更好传播。’这样的情况”,她说道。

 

2014年,美国疾病控制和预防中心(Centers for Disease Control and Prevention)的实验室工作人员可能接触了活炭疽病毒,美国食品和药品监督管理局(Food and Drug Administration)的工作人员无意中发现了被遗忘的小瓶天花疫苗后,美国政府因此暂停了类似的研究。几年前,两个研究小组宣布他们已经使H5N1禽流感在雪貂中更具传染性。2017年,政府发布了针对此类实验的新指南。现在,提出此类研究的科学家必须经过广泛的审查才能获得批准。

 

此类功能研究的成果可以帮助公共卫生专家采取措施,预防和应对大流行病。科学家于2002年首次制造出合成病毒,当时他们使用化学药品和公开的遗传信息重建了脊髓灰质炎活病毒。这项工作实际上是由五角大楼资助的,是发展生物战对策计划的一部分。

 

随着不受管制的DIY生物学和公众科学实验室的兴起,一些人担心有创造力的生物黑客可能会在车库中制造致命的病原体,并无意或有意释放它们。但是埃文斯(Evans)认为这不太可能发生。

  来源:sxkepu

他说:“从技术上讲,并没有这么容易。制造病毒需要大量的实验技能,并不是读读论文就能成功的。” 他更担心的是,国家会使用合成生物学在实验室中制造生物武器并将其用于敌人。“政府或政府实验室只要有知识渊博的科学家,他们就可以复制所有的东西。” 截至目前,尚无证据表明这次疫情是武器化的结果。

 

复制和出售DNA的公司可以对潜在的不良行为者进行检查。DNA合成公司已经联合起来对DNA出售对象以及出售何种DNA序列建立基本规则。他们筛选客户,审核基因订单,以使危险病原体序列不会落入坏人之手。只有授权的实验室才能获得DNA,制作最致命的病毒。

 

但是随着制造DNA变得越发简单、快速,成本也越来越低,许多实验室很快就会拥有自行复制DNA的能力。这使创造病原体的可能性大大增加。

希望通过这一技术能让我们对冠状病毒有更深一步的了解,进一步找出应对此次疫情的方案或策略。
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