W jaki sposób naukowcy mogą sztucznie zsyntetyzować wirusa?

Pierwszy sztuczny wirus na świecie został zsyntetyzowany pod koniec 2003 r. Przez zespół badawczy prowadzony przez Craiga Ventera, który był również odpowiedzialny za pierwsze sekwencjonowanie ludzkiego genomu. Wirus był bakteriofagiem PHI-X174 (bakteria), którego genom ma 5000 par zasad lub nukleotydy. Dla porównania, ludzki genom ma około 3 miliardów par zasad.

Wirus polio, z 7500 parami zasad, został również zsyntetyzowany od zera. Syntezowanie wirusa PHI-X174 było szybkim zadaniem-przy współczesnej technologii zajęło to tylko dwa tygodnie. Syntetyzacja innych virii zajęła miesiące.

Proces rozpoczyna się od syntezy oligonukleotydów, które są niewielkimi długościami nukleotydu (DNA lub RNA) z około dwudziestu lub mniejszym parami zasad. Ponieważ biolodzy już od lat syntetyzują oligonukleotydy, istnieją maszyny do syntezy DNA, które są zdolne do ich automatycznego produkcji. Projektowanie oligonukleotydów dla wirusa PHI-X174 zajęło tylko około ośmiu godzin, FOZatrudniony przez czterodniowy proces syntezy.

Następnym krokiem jest oczyszczanie oligonukleotydów przez elektroforeza żelowa. Oczyszczone oligos są następnie oznaczone specjalnymi chemikaliami i składane sekwencyjnie, jeden po drugim, w procesie zwanym PCA (zespół cykliki polimerazy). Po 35 do 70 cyklach zsyntetyzowano pełny chromosom wykonany ze sztucznych oligos. Stosując PCR (reakcja łańcuchowa polimerazy), następnie tworzone jest wiele kopii oryginalnego chromosomu, z których najlepsze są wybierane przy użyciu innego cyklu oczyszczania żelu. Te łańcuchy nukleotydowe są następnie okularowane z ich liniowych postaci chromosomalnych, stając się zaraźliwe.

Zakaźne chromosomy (virii) są następnie przeszczepiane na płytkę agarową zawierającą bakterie do spożycia. W ciągu jednego dnia można już znaleźć wskaźniki aktywności wirusowej i samoreplikacji, co pokazuje, że synteza była sukcesem.

Synteza sztucznych wirusów została omówiona dla takich zastosowań, jak redukcja zanieczyszczenia i zaawansowane filtrowanie. Specjalistyczne drobnoustroje można stworzyć, aby spożywać prawie wszystko. Z drugiej strony zawsze istnieje ryzyko, że złośliwa partia wykorzystałaby tę technologię do stworzenia wirusa zaprojektowanego z powodu wysokiej wirulencji lub śmiertelności wobec ludzkich gospodarzy.