Sünteetilised viirused: erinevus redaktsioonide vahel

'''Sünteetilised viirused''' on [[geenisüntees]]i ja [[molekulaarbioloogia]] meetodite abil loodud [[viirused]], mis kujutavad endast kas looduses esinevate või väljasurnud viiruste täpseid koopiaid, nende modifitseeritud variante ja/või [[kimäär (geneetika)|kimääre]]. Tehnoloogiliselt on võimalik luua mistahesigasuguse suuruse ja elutsükliga viiruseidviirusi. Täiesti uute viiruste, millel puuduvad looduses esinenud/esinevad analoogid, loomine ei ole kaasajaltänapäeval võimalik: sobiv tehnoloogia on küll olemas, kuid piiravaks faktoriksteguriks on puudulikud teadmised viiruste ja nende kodeeritud produktidesaaduste toimemehhanismidesttoimemehhanismide kohta [[peremeesorganism]]is.

Sünteetiliste viiruste valmistamist võimaldab asjaolu, et viirustel puudub eelaste ja järglaste vahel materiaalne side. Kui [[rakk]]ude puhul kantakse vanemrakult tütarrakule üle suur hulk ainet (raku [[pooldumine|pooldumisel]] ligikaudu pool vanemrakus olnud materjalist), siis viiruste on vajalik vaid informatsiooni ülekanne ning rakust väljuvas viiruse partiklis ei pruugi olla ühtegi rakku sisenenud „vanemalt“ pärinevat aatomit. Kuna ülekantav on vaid informatsioon, on seda suhteliselt lihtne kopeerida. Kopeerimist hõlbustab asjaolu, et reeglina on viiruste genoomid suhteliselt väikesed (5000 – 200. 000 kiloalust/aluspaari).

Väikeste viiruste [[virion]]idel on fikseeritud keemiline koostis, mida saab väljendada tavalise valemiga; näiteks on [[lastehalvatus]]t põhjustava [[polioviirus]]e virioni keemiline valem C_332.652H_492.388N_98.245O_131.196P_7.501S_2.340. Sellise keerukuse tasemega ühendite süntees katseklaasis ei ole võimalik ega praktiline. Seetõttu on kõikide sünteetiliste viiruste puhul kasutusel järgnev lähenemine. Esiteks, kasutades nukleiinhappe sünteesi meetodeid valmistatakse kõigepealt koopia viiruse genoomist. Polioviiruse puhul koosneb see 7501-st nukleotiidijäägist ja selle süntees on, arvestades, et nukleiinhapped koosnevad vaid neljast erinevast nukleotiidijäägist, tehniliselt suhteliselt lihtne. Teiseks, kuna viiruse genoom sisaldab kogu viiruse geneetilist informatsiooni, tekitakse selle rakku viimise teel uus viiruste põlvkond; seda protsessi nimetatakse „viiruse vabastamiseks“. Viiruse vabastamine on lihtne nende viiruste puhul, mille genoomid või nende koopiad on infektsioonilised. Sellised on rakutuumas replitseeruvad DNA genoomsed viirused, [[retroviirused]] ja positiivse polaarsusega [[RNA-viirused]]. Viiruse vabastamine on mõnevõrra keerulisem juhul, kuid viiruse paljas genoom ei ole infektsiooniline – sellised on kaheahelalise RNA genoomiga viirused, negatiivse polaarsusega RNA-viirused ja tsütoplasmas replitseeruvad DNA genoomiga viirused. Nende viiruste vabastamiseks on vaja kasutada ka viiruse valke tootvaid [[plasmiid]]e ja/või abi-viirust.

Viiruste genoomide süntees „katseklaasis“ muutus võimalikuks seose [[DNA]] fragmentide – [[oligonukleotiid]]ide – sünteesi meetodite kasutuselevõtmisega. Esimene sünteetiline viiruse genoom, mille pikkuseks oli 1291 nukleotiidijääki, pandi oligonukleotiide kasutades kokku 1992. aastal<ref name="viide1" />. Kuna 1990-ndate. aastate alguses oli oligonukletiidide süntees kallis ningja aeganõudev, siis oli seda ka viiruse genoomide kokkupanek. Oligonukleotiidide sünteesi meetodite edasiarenemine võimaldas muuta seda lihtsamaks; nii sünteesiti 2002. aastal oligonukleotiididest 7501 aluse pikkuse polioviiruse genoomi koopia<ref name="viide2" /> ja 2003. aastal 5386 aluse pikkune [[bakteriofaag]]i [[φX174]] genoomi koopia<ref name="viide3" />. φX174 genoomi sünteesimisel võeti kasutusele uued lähenemised, mis võimaldasid sünteesi protsessi oluliselt kiirendada – see viidi läbi 10–14 päevaga. Genoomi koopiast vabastatud polioviirus ja bakteriofaag φX174 olid infektsioonilised ja ei erinenud selles osas looduslikest viirustest. Järgnevatel aastatel arendati välja ja võeti kasutusele automatiseeritud geenisünteesi meetodid; sellega on kaasnenud sünteetilise DNA hinna ligi 100-kordne vähenemine (2019. aastal $0,07 dollarit aluspaari kohta) ja sünteetiliste viiruste genoomide massiline valmistamine. Märgilise tähtsusega saavutustest võib nimetada 1918. aasta [[Hispaania gripp|Hispaania gripiviiruse]] taas-sünteesi 2005. aastal<ref name="viide4" /> ja hobuste rõugeviiruse [[vaktsiin]]i sünteesi 2018. aastal<ref name="viide5" />. KaasaegneTänapäevane tehnoloogia võimaldab väikese genoomiga viiruse (näiteks gripiviiruse) genoomi koopia sünteesi ja selle abil viiruse vabastamise läbi viia väga lühikese aja (umbes 2–3 ööpäeva) jooksul.

Sünteetilise viirused ja nende loomise tehnoloogia on tekitanud [[teaduseetika|teaduse eetikat]] puudutavaid küsimisi ning nii põhjendatud kui ka põhjendamata kartuseidkartusi. Nii polioviiruse<ref name="viide6" />, Hispaania gripiviiruse<ref name="viide7" /> kui ka hobuste [[poksviirused|rõugeviiruse]]<ref name="viide8" /> süntees põhjustas reaktsiooni nii teadlaskonnas kui ka avalikkuses. Põhjendamata kartuseks võib pidada võimalust, et luuakse põhimõtteliselt uusi viiruseidviirusi, millel on kas ettearvamatud või siis etteteadlikult programmeeritud kahjulikud omadused (näiteks inimeste [[zombi]]deks muutmine filmi „[[Ma olen legend]]“ stiilis). Põhjendatud kartused seisnevad selles, et sünteetiliste viiruste tehnoloogiat kasutades võib taasluua meditsiiniliselt ohtlikke viiruseidviirusi (eelkõige inimese rõugeviirus) ja/või nende eriliselt ohtlikke mutantseid variante. Olulisi probleeme võib põhjustada ka inimesele ohutute, kuid näiteks põllumajandusele äärmiselt ohtlike patogeenide nagu suu- ja sõrataudi viirus süntees. Kuna [[suu- ja sõrataud]]i viirus on rõugeviirusest palju väiksem, siis on sellise viiruse kokkupanemine ja vabastamine väga lihtne ningja odav; suurusjärgus paari tuhat eurot. Samas põhjustab sellise viiruse ilmumine põllumajanduspiirkonnas kahjusid, mis on [[sigade Aafrika katku viirus]]e tekitatust suurusjärkudes suuremad: näiteks tekitasid väga piiratud suu- ja sõrataudi puhangud [[Suurbritannia|Ühendkuningriigis]] miljarditesse naelsterlingitesse ulatuvaid kahjusid.

Probleem seisneb kasutatava tehnoloogia lihtsuses ja tõhusa kontrolli puudumises. Informatsioon viiruste järjestuste kohta on andmebaasides vabalt kätte saadav. Kord juba välja töötatud ja kirjanduses avaldatud meetodeid kasutades on sünteetilise viiruse tekitamine võimalik igas [[koekultuur]]i tehnoloogiat kasutavas laboris ja, mõningase varustuse muretsemise korral, isegi kodustes tingimustes. Hetkel seisneb kontroll selles, et sünteetilist DNAd tootvad ettevõtted kontrollivad neilt tellitud järjestusi (kas neis sisaldub [[patogeen]]ide järjestusi) ja tellijate tagapõhja (kas on tegemist teadlastega, kelle töö seisneb nende viiruste uurimises). Samas on sellise kontrolli efektiivsus küsitav; nii on sünteetilise viiruse genoomi tükke õnnestunud tellida ka ajakirjandusliku eksperimendi korras; ka ei välista praegune kontroll „hullu teadlase“ võimalust. Suuremad riskid on seotud sünteesi tehnoloogia enda (DNA sünteesi seadmed) sattumisega isikute kätte, kes võivad seda vääralt kasutada; siingi toimub sarnane „taustakontroll“. Täielikult puudub kontroll sünteetiliste genoomide alusblokkidealusplokkide – oligonukleotiidide – tootmise ja tarnimise osas. Ka nendest annab – ehkki aeglasemalt ja mõnevõrra suuremat teadmiste/oskuste pagasit kasutades – kokku panna inimesele (või loomadele) ohtlike viiruste genoome.