新冠肺炎（COVID-19）疫情仍在全球范圍內(nèi)蔓延，世界衛(wèi)生組織（WHO）已將其列為全球性大流行?。≒andemic），這也是冠狀病毒感染首次被評(píng)估為全球大流行病，即便是2003年的SARS也未曾達(dá)到此級(jí)別。
截至目前（2020年5月5日），全世界累計(jì)確診病例超過360萬例，累計(jì)死亡病例達(dá)25萬例，已有9個(gè)國(guó)家累計(jì)確診超10萬人，美國(guó)甚至已超過120萬人，全球范圍內(nèi)疫情形勢(shì)仍非常嚴(yán)峻。
新冠肺炎正在全球肆虐，因此，預(yù)防新冠病毒的疫苗，以及治療新冠病毒的特效藥，就顯得尤為重要，這兩類研究都需要獲取新冠病毒的活病毒。
5月4日，瑞士伯爾尼大學(xué)的Jorerg Jores和Volker Thiel團(tuán)隊(duì)在?Nature?發(fā)表了題為：Rapid reconstruction of SARS-CoV-2 using a synthetic genomics platform?的研究論文。
該研究展示了基于酵母的合成基因組學(xué)平臺(tái)的完整功能，能夠在合成基因片段后一周內(nèi)，對(duì)新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）進(jìn)行工程改造和復(fù)活。
無需從病人體內(nèi)分離病毒，直接使用酵母快速生產(chǎn)出大量有活性的新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）,這一技術(shù)可對(duì)突然爆發(fā)的病毒疫情快速做出反應(yīng)，可以在爆發(fā)期間實(shí)時(shí)生成不斷發(fā)展的RNA病毒變體并對(duì)其功能進(jìn)行表征，大大減少因病毒變異給研究帶來的帶來的困難。
人口增長(zhǎng)、旅行增加，以及氣候變化等因素，加劇了RNA病毒的傳播和流行。僅僅在最近十年里，我們就目睹了中東呼吸綜合征冠狀病毒（MERS-CoV），寨卡病毒（ZIKV），埃博拉病毒（Ebola）的爆發(fā)，2019年底，湖北武漢首次出現(xiàn)了新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）引起的肺炎疫情，該疫情傳播速度很快，很快波及中國(guó)大多數(shù)省份，以及多個(gè)海外國(guó)家。
我國(guó)科學(xué)家很早就分理出了有活性的新冠病毒，但直接分享從病人體內(nèi)分離的或病毒在實(shí)際中有著種種限制，活病毒對(duì)于疾病診斷、動(dòng)物模型建立、中間宿主確認(rèn)、疫苗研發(fā)等至關(guān)重要。但是通過化學(xué)合成來構(gòu)建新型冠狀病毒（SARS-CoV-2），可以繞過這一限制，無需從病人體內(nèi)分離，即可獲得有活性的病毒，而且還可以對(duì)病毒的單個(gè)基因進(jìn)行遺傳修飾和功能表征。
如今，反向遺傳學(xué)（Reverse genetics）已成為必不可少的工具，它徹底改變了我們對(duì)病毒致病機(jī)制和疫苗開發(fā)的見解。
但是，例如冠狀病毒這種大型RNA病毒，由于基因組大小的問題，很難在大腸桿菌中進(jìn)行克隆和操縱，因此需要另一種快速而強(qiáng)大的反向遺傳學(xué)平臺(tái)進(jìn)行研究。
因此，研究人員另辟蹊徑，將新冠病毒基因組的反義DNA拆解成12個(gè)長(zhǎng)0.5-3.4 kbp具有重疊末端序列的DNA片段，并加入綠色熒光蛋白GFP序列，便于后續(xù)感染細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的檢測(cè)和觀察。
利用釀酒酵母中的同源重組系統(tǒng)，使得反義DNA在酵母菌中重組成完整的基因序列。
然后，在體外用T7 RNA聚合酶將反義DNA轉(zhuǎn)錄成為有感染性的病毒RNA。通過電穿孔將RNA導(dǎo)入后，發(fā)現(xiàn)正常的 Vero E6 細(xì)胞能夠被感染并發(fā)出熒光。
此外，研究團(tuán)隊(duì)展示了基于酵母的合成基因組學(xué)平臺(tái)的完整功能，可用于多種快速重建多種RNA病毒，包括冠狀病毒科，黃病毒科和副粘病毒科的成員。
研究的意義
該研究開發(fā)了一種基于合成基因組學(xué)的重建大型RNA病毒的系統(tǒng)，能夠快速合成大量有活性的新型冠狀病毒（SARS-CoV-2），以及其他RNA病毒，該系統(tǒng)無需臨床樣本，即可向衛(wèi)生當(dāng)局和實(shí)驗(yàn)室提供有活性的病毒樣本。
隨著新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）爆發(fā)，病毒可能會(huì)出現(xiàn)基因序列變異和表型變化，利用這一系統(tǒng)，能夠快速這些變異引入，并實(shí)時(shí)表征新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）的功能。
總的來說，這項(xiàng)研究開發(fā)的新系統(tǒng)，突破了病毒來源的限制，能夠在短時(shí)間內(nèi)（一周）大量生產(chǎn)或改造活性病毒，以用于疾病診斷、動(dòng)物模型建立、中間宿主確認(rèn)、疫苗研發(fā)等研究。
更重要的是，RNA病毒的變異能力較強(qiáng)，新冠病毒作為一種大型RNA病毒，也存在變異風(fēng)險(xiǎn)，這項(xiàng)新技術(shù)能夠快速合成構(gòu)建變異病毒，并進(jìn)行實(shí)時(shí)表征，對(duì)實(shí)時(shí)變化的疫情做出更快速的反應(yīng)。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2294-9
