目的:自然基因中可能存在的大数量的编码在某种程度上被两种编码偏向性限制,即:密码子偏向性和密码子对偏向性。大多数生物使用标准的遗传密码,61个密码子翻译成20种氨基酸。因此,大多数氨基酸是由一些同义密码子编码的,这些同义密码子使用频率不同。尽管尚不清楚为什么有些密码子对使用频率较高,而另一些使用频率较低,但是密码子对不同频率的使用可能影响翻译过程。利用同义密码子替换致弱毒株,以找到能够诱导相似免疫效果并具有更高的生物安全性的疫苗毒株,并探索其对宿主致病及免疫应答的影响将具有重要的意义。方法:利用反向遗传学和合成大片段DNAs的技术来产生新的病毒,该毒株和野毒株的氨基酸序列完全一致,但是编码氨基酸的密码子使用的是稀有密码子,这些病毒得到了致弱,设计这种病毒的过程为"合成致弱病毒工程"(synthetic attenuated virus engineering,SAVE)。J.Robert Coleman等开发了一个计算机算法以重新编码给定的氨基酸序列的密码子,但是使用不同的密码子对,而控制序列的其他特征,比如密码子偏向性和RNA折叠的自由能。将该毒株免疫动物以研究其对宿主致病和免疫影响。结果:利用SAVE方法对脊髓灰质炎病毒(PV)、流感病毒(influenza virus)以及I型人类免疫缺陷病毒(HIV-1)、猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV),水泡性口炎病毒(VSV)以及口蹄疫病毒(FMDV)进行研究的报道。结果表明该策略能够成功的应用到这些病毒上,显著降低蛋白水平的表达,降低病毒毒力。致弱毒株不能引起动物发病,但能够很好的诱导体液免疫应答和细胞免疫应答,之后攻毒试验表明能够产生与野毒株免疫相似的保护力。结论:利用SAVE产生的毒株和野毒含有完全相同的氨基酸序列,可以诱导相同的免疫保护;其是一种明显可以应用到很多病毒的系统的方法,并且可能并不需要详细的,病毒特异性的研究;该致弱并不易于返强,可能是因为具有绝对数量的突变;其可以和其他的致弱手段联合使用(比如,适应较低温度的氨基酸改变的毒株,或者改变种类),或者和其他的合成生物学手段联合使用以致弱病毒,因此,利用其他模式的优点,而保留该方法提供的独特的限制恢复的优点。这种"千刀万剐"策略与现存的依赖与典型的小数目的易于返强方法不同。即使对于灭活毒株,这些特征也会允许一种疫苗相对应野毒拥有较安全的材料。