Как ученые способны искусственно синтезировать вирус?

Первый в мире искусственный вирус был синтезирован в конце 2003 года исследовательской группой во главе с Крейгом Вентером, который также отвечал за первое секвенирование генома человека. Вирус представлял собой бактериофаг Phi-X174 (пожиратель бактерий), геном которого содержит 5000 пар оснований или нуклеотидов. Для сравнения, в геноме человека около 3 миллиардов пар оснований.

Вирус полиомиелита с 7500 парами оснований также был синтезирован с нуля. Синтез вируса Phi-X174 был быстрой задачей - с современными технологиями это заняло всего две недели. Синтез других вирий занял месяцы.

Процесс начинается с синтеза олигонуклеотидов, представляющих собой нуклеотиды небольшой длины (ДНК или РНК) с примерно двадцатью или менее парами оснований каждая. Поскольку биологи уже годами синтезируют олигонуклеотиды, существуют машины для синтеза ДНК, которые способны производить их автоматически. Разработка олигонуклеотидов для вируса Phi-X174 заняла всего около восьми часов, после чего последовал четырехдневный процесс синтеза.

Следующим этапом является очистка олигонуклеотидов с помощью гель-электрофореза. Очищенные олиго затем маркируют специальными химическими веществами и последовательно, один за другим, собирают в процесс, называемый PCA (циклическая сборка полимеразы). После 35-70 циклов была синтезирована полная хромосома из искусственных олиго. Используя ПЦР (полимеразная цепная реакция), затем создается много копий исходной хромосомы, лучшие из которых отбираются с использованием другого цикла очистки геля. Эти нуклеотидные цепи затем циркулируют из своих линейных хромосомных форм, становясь инфекционными.

Затем инфекционные хромосомы (virii) трансплантируют на чашку с агаром, содержащую бактерии, для потребления. В течение дня уже могут быть обнаружены контрольные остатки вирусной активности и саморепликации, что свидетельствует об успешном синтезе.

Синтез искусственных вирусов обсуждался для таких применений, как уменьшение загрязнения и расширенная фильтрация. Специализированные микробы могут быть созданы, чтобы потреблять почти все. С другой стороны, всегда существует риск того, что злонамеренная сторона будет использовать эту технологию для создания вируса, созданного для обеспечения высокой вирулентности или летальности в отношении хост-компьютеров.