Norovirus menyebabkan berjuta-juta orang jatuh sakit dan ratusan ribu orang terkorban setiap tahun, namun pembangunan vaksin masih tertangguh. Sistem genetik baharu berasaskan ikan zebra dari penyelidik Universiti Osaka akhirnya boleh mengubah keadaan itu.
Norovirus, sejenis "penyakit perut" yang terkenal yang menyebabkan wabak letupan di kapal persiaran, di sekolah dan di rumah jagaan, juga merupakan pembunuh global yang membawa maut. Ia merupakan penyebab utama gastroenteritis di seluruh dunia dan dikaitkan dengan ratusan ribu kematian setiap tahun, terutamanya di kalangan kanak-kanak kecil dan orang dewasa yang lebih tua.
Namun, meskipun impaknya besar, saintis telah bergelut selama bertahun-tahun untuk membangunkan ubat antivirus dan vaksin yang berkesan terhadap norovirus manusia. Sebab utama: mereka kekurangan sistem genetik terbalik yang mantap, alat standard yang digunakan oleh ahli virologi untuk menyiasat cara virus berfungsi dan untuk mereka bentuk versi vaksin yang dilemahkan atau diubah suai.
Para penyelidik di Universiti Osaka mengatakan bahawa mereka kini telah memecahkan halangan itu.
Dengan menyesuaikan teknik virologi kepada haiwan akuatik kecil yang digunakan secara meluas di makmal, iaitu ikan zebra, pasukan ini telah mencipta sistem genetik terbalik yang mudah dan cekap untuk norovirus manusia. Kaedah mereka, diterbitkan dalam jurnal Prosiding Akademi Sains Kebangsaan, boleh mempercepatkan penyelidikan asas dan pembangunan rawatan baharu secara mendadak.
Genetik songsang membolehkan saintis bermula dengan pelan tindakan genetik virus, mengubah gen tertentu, dan kemudian melihat bagaimana perubahan tersebut mempengaruhi tingkah laku virus. Virus yang diubah suai dipanggil rekombinan kerana ia telah diubah suai secara genetik. Sistem ini adalah penting kepada virologi moden: ia membantu penyelidik menentukan gen virus yang mendorong replikasi, yang mencetuskan penyakit, dan bahagian virus yang paling sesuai disasarkan oleh vaksin atau ubat.
Sehingga kini, pembinaan sistem sedemikian untuk norovirus manusia terbukti luar biasa sukar. Virus ini sukar untuk dibiakkan dan dimanipulasi di makmal, yang telah memperlahankan kemajuan dalam segala-galanya daripada memahami biologinya hinggalah kepada pengujian calon vaksin.
Penyelesaian pasukan Osaka tertumpu pada embrio ikan zebra. Ikan zebra ialah ikan kecil yang lutsinar yang embrionya berkembang di luar badan induknya, menjadikannya mudah untuk diperhatikan dan dimanipulasi. Ia sudah menjadi organisma model yang cekap dalam genetik dan biologi perkembangan.
Dalam pendekatan baharu ini, saintis menyuntik klon cDNA norovirus terus ke dalam embrio ikan zebra. cDNA ialah salinan DNA genom RNA virus. Sebaik sahaja berada di dalam embrio, bahan genetik ini boleh digunakan untuk menghasilkan norovirus manusia yang berjangkit.
Menurut para penyelidik, kaedah suntikan langsung ini mudah dan cekap, menawarkan cara praktikal untuk menghasilkan norovirus rekombinan di makmal. Mereka menunjukkan bahawa sistem ini boleh menghasilkan virus yang dimanipulasi secara genetik yang membawa mutasi tertentu atau ditandai dengan apa yang dipanggil gen reporter.
Gen reporter ialah elemen genetik tambahan yang bertindak seperti suar kecil. Gen ini boleh mengekod molekul kemiluminesen atau penanda lain yang menyala atau memberi isyarat apabila virus aktif, dan di mana ia berada di dalam sel perumah. Dengan mengikuti isyarat ini, saintis secara literal boleh memerhatikan virus bertindak, menjejaki bagaimana ia memasuki sel, mereplikasi dan merebak.
Keupayaan untuk mengubah suai virus dan menggambarkan apa yang berlaku membuka pintu kepada kajian terperinci tentang replikasi dan patogenesis virus - proses di mana virus menyebabkan penyakit.
Penulis kanan Takeshi Kobayashi menekankan bahawa platform ini bukan sekadar alat penyelidikan tetapi enjin yang berpotensi untuk inovasi vaksin.
"Ini juga akan membolehkan pembangunan vaksin baharu dengan antigenisiti dan patogenisiti terkawal," katanya dalam satu siaran berita.
Dalam reka bentuk vaksin, antigenikiti merujuk kepada seberapa baik vaksin merangsang sistem imun, manakala patogenisiti ialah keupayaan untuk menyebabkan penyakit. Keupayaan untuk mengawal kedua-duanya melalui perubahan genetik yang tepat adalah kelebihan utama. Ia boleh membantu saintis merekayasa strain vaksin yang cukup kuat untuk melatih sistem imun tetapi terlalu lemah untuk menyebabkan orang sakit.
Selain vaksin, sistem baharu ini boleh menyokong penemuan ubat antivirus. Dengan cara yang boleh dipercayai untuk menjana dan memanipulasi norovirus manusia, para penyelidik boleh menguji dengan lebih mudah bagaimana calon ubat mempengaruhi replikasi virus atau protein virus yang menjadi sasaran ubat terbaik.
Pakar kesihatan awam telah lama memberi amaran bahawa norovirus merupakan ancaman yang kurang diberi perhatian. Wabak ini sangat mudah berjangkit dan boleh merebak dengan cepat melalui persekitaran yang sesak, menyebabkan muntah dan cirit-birit yang teruk. Walaupun kebanyakan orang yang sihat pulih, virus ini boleh membawa maut kepada kumpulan yang terdedah dan memberi beban yang berat kepada sistem kesihatan di seluruh dunia.
Oleh itu, alat yang memudahkan kajian norovirus pada peringkat genetik dilihat sebagai penting. Sistem berasaskan zebrafish pasukan Osaka mengisi apa yang mereka sifatkan sebagai jurang kritikal dalam penyelidikan norovirus manusia, menawarkan platform yang boleh menyokong saringan antivirus dan mempercepatkan pembangunan vaksin.
Memandangkan makmal lain menerima pakai dan memperhalusi kaedah ini, ia dapat membantu mengalihkan penyelidikan norovirus ke arah yang lebih pantas. Lama-kelamaan, ini mungkin diterjemahkan kepada vaksin yang lebih baik, rawatan yang lebih berkesan dan, akhirnya, lebih sedikit nyawa yang terganggu atau hilang akibat salah satu jangkitan yang paling biasa — dan paling tidak menyenangkan di dunia.
sumber: Universiti Osaka