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新冠肺炎（COVID-19）疫情仍在全球范围内蔓延，世界卫生组织（WHO）已将其列为全球性大流行病（Pandemic），这也是冠状病毒感染首次被评估为全球大流行病，即便是2003年的SARS也未曾达到此级别。截至目前（2020年5月5日），全世界累计确诊病例超过360万例，累计死亡病例达25万例，已有9个国家累计确诊超10万人，美国甚至已超过120万人，全球范围内疫情形势仍非常严峻。新冠肺炎正在全球肆虐，因此，预防新冠病毒的疫苗，以及治疗新冠病毒的特效药，就显得尤为重要，这两类研究都需要获取新冠病毒的活病毒。5月4日，瑞士伯尔尼大学的Jorerg Jores和Volker Thiel团队在 Nature 发表了题为：Rapid reconstruction of SARS-CoV-2 using a synthetic genomics platform 的研究论文。该研究展示了基于酵母的合成基因组学平台的完整功能，能够在合成基因片段后一周内，对新型冠状病毒（SARS-CoV-2）进行工程改造和复活。无需从病人体内分离病毒，直接使用酵母快速生产出大量有活性的新型冠状病毒（SARS-CoV-2）,这一技术可对突然爆发的病毒疫情快速做出反应，可以在爆发期间实时生成不断发展的RNA病毒变体并对其功能进行表征，大大减少因病毒变异给研究带来的带来的困难。人口增长、旅行增加，以及气候变化等因素，加剧了RNA病毒的传播和流行。仅仅在最近十年里，我们就目睹了中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV），寨卡病毒（ZIKV），埃博拉病毒（Ebola）的爆发，2019年底，湖北武汉首次出现了新型冠状病毒（SARS-CoV-2）引起的肺炎疫情，该疫情传播速度很快，很快波及中国大多数省份，以及多个海外国家。我国科学家很早就分理出了有活性的新冠病毒，但直接分享从病人体内分离的或病毒在实际中有着种种限制，活病毒对于疾病诊断、动物模型建立、中间宿主确认、疫苗研发等至关重要。但是通过化学合成来构建新型冠状病毒（SARS-CoV-2），可以绕过这一限制，无需从病人体内分离，即可获得有活性的病毒，而且还可以对病毒的单个基因进行遗传修饰和功能表征。如今，反向遗传学（Reverse genetics）已成为必不可少的工具，它彻底改变了我们对病毒致病机制和疫苗开发的见解。但是，例如冠状病毒这种大型RNA病毒，由于基因组大小的问题，很难在大肠杆菌中进行克隆和操纵，因此需要另一种快速而强大的反向遗传学平台进行研究。因此，研究人员另辟蹊径，将新冠病毒基因组的反义DNA拆解成12个长0.5-3.4 kbp具有重叠末端序列的DNA片段，并加入绿色荧光蛋白GFP序列，便于后续感染细胞实验的检测和观察。利用酿酒酵母中的同源重组系统，使得反义DNA在酵母菌中重组成完整的基因序列。
然后，在体外用T7 RNA聚合酶将反义DNA转录成为有感染性的病毒RNA。通过电穿孔将RNA导入后，发现正常的 Vero E6 细胞能够被感染并发出荧光。
此外，研究团队展示了基于酵母的合成基因组学平台的完整功能，可用于多种快速重建多种RNA病毒，包括冠状病毒科，黄病毒科和副粘病毒科的成员。
该研究开发了一种基于合成基因组学的重建大型RNA病毒的系统，能够快速合成大量有活性的新型冠状病毒（SARS-CoV-2），以及其他RNA病毒，该系统无需临床样本，即可向卫生当局和实验室提供有活性的病毒样本。
随着新型冠状病毒（SARS-CoV-2）爆发，病毒可能会出现基因序列变异和表型变化，利用这一系统，能够快速这些变异引入，并实时表征新型冠状病毒（SARS-CoV-2）的功能。
总的来说，这项研究开发的新系统，突破了病毒来源的限制，能够在短时间内（一周）大量生产或改造活性病毒，以用于疾病诊断、动物模型建立、中间宿主确认、疫苗研发等研究。
更重要的是，RNA病毒的变异能力较强，新冠病毒作为一种大型RNA病毒，也存在变异风险，这项新技术能够快速合成构建变异病毒，并进行实时表征，对实时变化的疫情做出更快速的反应。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2294-9
https://blog.sciencenet.cn/blog-699-1231810.html
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