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估為全球大流行病，即便是2003年的SARS也未曾達到此級別。
截至目前（2020年5月5日），全世界累計確診病例超過360萬例，累計死亡病例達25萬例，已有9個國家累計確診超10萬人，美國甚至已超過120萬人，全球范圍內(nèi)疫情形勢仍非常嚴峻。
新冠肺炎正在全球肆虐，因此，預防新冠病毒的疫苗，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，瑞士伯爾尼大學的Jorerg Jores和Volker Thiel團隊在?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平臺的完整功能，能夠在合成基因片段后一周內(nèi)，對新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）進行工程改造和復活。
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)期間實時生成不斷發(fā)展的RNA病毒變體并對其功能進行表征，大大減少因病毒變異給研究帶來的帶來的困難。
人口增長、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，很快波及中國大多數(shù)省份，以及多個海外國家。
我國科學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)分離的或病毒在實際中有著種種限制，活病毒對于疾病診斷、動物模型建立、中間宿主確認、疫苗研發(fā)等至關(guān)重要。但是通過化學合成來構(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，而且還可以對病毒的單個基因進行遺傳修飾和功能表征。
如今，反向遺傳學（Reverse genetics）已成為必不可少的工具，它徹底改變了我們對病毒致病機制和疫苗開發(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行克隆和操縱，因此需要另一種快速而強大的反向遺傳學平臺進行研究。
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個長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)感染細胞實驗的檢測和觀察。
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導入后，發(fā)現(xiàn)正常的 Vero E6 細胞能夠被感染并發(fā)出熒光。
此外，研究團隊展示了基于酵母的合成基因組學平臺的完整功能，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)生當局和實驗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，并實時表征新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）的功能。
總的來說，這項研究開發(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、動物模型建立、中間宿主確認、疫苗研發(fā)等研究。
更重要的是，RNA病毒的變異能力較強，新冠病毒作為一種大型RNA病毒，也存在變異風險，這項新技術(shù)能夠快速合成構(gòu)建變異病毒，并進行實時表征，對實時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
