fbpx

متغيرات فيروس كورونا، والطفرة الفيروسية ولقاحات COVID-19: العلم الذي تحتاج إلى فهمه

فيروس SARS-CoV-2 يتحور.
Aitor Diago/Moment via Getty Images

ريتشارد كون، جامعة بوردو

إن فيروس SARS-CoV-2 يتحور بسرعة. وهذا يشكلمصدر قلق لأن هذه المتغيرات الأكثر قابلية للانتقال من SARS-CoV-2 موجودة الآن في الولايات المتحدة والمملكة المتحدة وجنوب إفريقيا ودول أخرى ، ويتساءل الكثير من الناس عما إذا كانت اللقاحات الحالية ستحمي المتلقين لها من الفيروس. علاوة على ذلك، يتساءل الكثيرون عما إذا كنا سنتمكن على مواكبة المتغيرات المستقبلية من SARS-CoV-2، والتي ستظهر بالتأكيد.

في مختبري، أقوم بدراسة التركيب الجزيئي لفيروسات الحمض النووي الريبي – مثل تلك التي تسبب COVID-19 – وكيف تتضاعف وتتكاثر في المضيف. ومع إصابة المزيد من الناس وانتشار الوباء، يستمر تطور SARS-CoV-2. إن عملية التطور هذه ثابتة وتسمح للفيروس بأخذ عينات من بيئته واختيار التغييرات التي تجعله ينمو بشكل أكثر كفاءة. وبالتالي، من المهم رصد الفيروسات لمثل هذه الطفرات الجديدة التي يمكن أن تجعلها أكثر فتكا، وأكثر قابلية للانتقال أو كليهما.

الناس ينتظرون في الطابور للحصول على اللقاح
إن الناس ينتظرون لقاح COVID-19 خلال الإغلاق الوطني الثالث في إنجلترا للحد من انتشار الفيروس التاجي.
Gareth Fuller/PA Images via Getty Images

فيروسات الحمض النووي الريبي RNA تتطور بسرعة

يتم ترميز المادة الجينية لجميع الفيروسات إما في DNA أو RNA؛ إحدى السمات المثيرة للاهتمام لفيروسات الحمض النووي الريبي RNA هي أنها تتغير بسرعةأكبر بكثير من فيروسات الحمض النووي DNA . في كل مرة تقوم الفيروسات بعمل نسخة من جيناتها ترتكب خطأ أو بضعة أخطاء. ومن المتوقع أن يحدث هذا عدة مرات داخل جسم الفرد المصاب بـ COVID-19.

قد يعتقد المرء أن ارتكاب خطأ في معلوماتك الجينية أمر سيء – بعد كل شيء، وهذا هو الأساس للأمراض الوراثية لدى البشر. وبالنسبة لفيروس RNA، فقد يؤدي تغيير واحد في جينومه إلى “الموت”. إن هذا ليس سيئاً للغاية إذا كان داخل خلية بشرية مصابة فأنت تصنع آلاف النسخ ولم يعد بعضها مفيداً.

ومع ذلك، قد تلتقط بعض الجينومات تغييراً مفيداً لبقاء الفيروس على قيد الحياة: ربما يسمح التغيير للفيروس بالتهرب من الجسم المضاد – وهو بروتين ينتجه الجهاز المناعي لالتقاط الفيروسات – أو دواء مضاد للفيروسات. وقد يسمح تغيير مفيد آخر للفيروس بإصابة نوع مختلف من الخلايا أو حتى نوع مختلف من الحيوانات. ومن المحتمل أن يكون هذا هو المسار الذي سمح لـ SARS-CoV-2 بالانتقال من الخفافيش إلى البشر.

وسيتم تفضيل أي تغيير يمنح المنحدر من الفيروس ميزة نمو تنافسية – “يتم اختياره” – ويبدأ في تجاوز الفيروس الأصلي. ويوضح SARS-CoV-2 هذه الميزة الآن مع ظهور متغيرات جديدة عززت خصائص النمو. إن فهم طبيعة هذه التغييرات في الجينوم سيوفر للعلماء إرشادات لتطوير تدابير مضادة. وهذا هو السيناريو القط والفأر الكلاسيكية.

يوجد في المريض المصاب مئات الملايين من جزيئات الفيروس الفردية. وإذا كنت ستدخل وتلتقط فيروساً واحداً في كل مرة في هذا المريض، فستجد مجموعة من الطفرات أو المتغيرات في هذا المزيج. إنها مسألة أي منه لديه ميزة النمو – أي أي منه يمكن أن يتطور لأنه أفضل من الفيروس الأصلي. إن هؤلاء هم الذين سينجحون خلال الوباء.

من بين الطفرات التي تم اكتشافها، هل هناك واحدة تشكل مصدر قلق خاص؟

ربما لا يمثل أي متغير أو تغيير في الفيروس مشكلة. ومن المحتمل ألا يكون تغيير واحد في بروتين سبايك –وهي منطقة الفيروس التي ترتبط بالخلايا البشرية – تهديداً كبيراً لأن المجتمع الطبي يقوم بطرح اللقاحات.

بروتين سبايك يتفاعل مع مستقبلات ACE2.
لقد تم تحديد المتغير الجديد لفيروس SARS-CoV-2 التاجي، .B.1.1.7، لأول مرة في المملكة المتحدة في ديسمبر. الجسم الأحمر هو بروتين سبايك الشائك للفيروس التاجي، وهو يتفاعل مع مستقبل ACE2 (الأزرق) على الخلية البشرية لإصابته. ويتم تسمية الطفرات في المتغير الجديد، مما يدل على موقعها على بروتين سبايك.
Juan Gaertner/Science Photo Library via Getty Images

وتقوم اللقاحات الحالية بحث الجهاز المناعي على إنتاج أجسام مضادة تتعرف على البروتين سبايك الشائك الموجود على الفيروس وتستهدفه، وهو أمر ضروري لغزو الخلايا البشرية. كما لاحظ العلماء تراكم تغيرات متعددة في بروتين سبايك الشائك في المتغير الجنوب أفريقي.

حيث تسمح هذه التغييرات لـ SARS-CoV-2، على سبيل المثال، بالارتباط بشكل أكثر إحكاماً بمستقبلات ACE2 ودخول الخلايا البشرية بشكل أكثر كفاءة، وفقاً لدراسات أولية غير منشورة. ويمكن لهذه التعديلات أن تمكن الفيروس من إصابة الخلايا بسهولة أكبر وتعزيز قابليته للانتشار. ومع التغييرات المتعددة في بروتين سبايك، قد لا تنتج اللقاحات بعد الآن استجابة مناعية قوية ضد هذه الفيروسات المتغيرة الجديدة. هذه تشكل ضربة مزدوجة: لقاح أقل فعالية وفيروس أكثر قوة.

في الوقت الحالي، لا يحتاج الجمهور إلى القلق بشأن اللقاحات الحالية. ويراقب مصنعو اللقاحات الرائدون مدى جودة تحكم لقاحاتهم في هذه المتغيرات الجديدة وهم على استعداد لتعديل تصميم اللقاح لضمان الحماية من هذه المتغيرات الناشئة. فقد ذكرت شركة Moderna، على سبيل المثال، أنها ستضبط الحقنة الثانية أو المعززة لتتطابق بشكل وثيق مع تسلسل المتغير الجنوب أفريقي. سيتعين علينا الانتظار ونرى، مع تلقي المزيد من الناس التطعيمات، ما إذا كانت معدلات انتقال العدوى ستنخفض.

لماذا يعتبر تخفيض الانتشار هو الحل؟

إن انخفاض معدلات انتقال العدوى يعني عدداً أقل من الإصابات. ويؤدي تقليل تكاثر الفيروس إلى فرص أقل لتطور الفيروس لدى البشر. ومع وجود فرصة أقل للتحور، يتباطأ تطور الفيروس وهناك خطر أقل من المتغيرات الجديدة.

ويحتاج المجتمع الطبي إلى القيام بدفعة كبيرة وتلقيح أكبر عدد ممكن من الأشخاص وبالتالي حمايتهم قدر الإمكان. وإذا لم يكن الأمر كذلك، فسوف يستمر الفيروس في النمو بأعداد كبيرة عند الناس وينتج متغيرات جديدة.

كيف تختلف المتغيرات الجديدة

يبدو أن التغير البريطاني، المعروف باسم .B.1.1.7، يرتبط بشكل أكثر إحكاماً بمستقبل البروتين المسمى ACE2، الموجود على سطح الخلايا البشرية.

لا أعتقد أننا رأينا دليلاً واضحاً على أن هذه الفيروسات أكثر مسببة للأمراض، مما يعني أنها أكثر فتكاً. ولكن قد تنتقل بشكل أسرع أو أكثر كفاءة. وهذا يعني أن المزيد من الناس سوف يصابون بالعدوى، وهو ما يترجم إلى المزيد من الأشخاص الذين سيتم نقلهم إلى المستشفى.

[معرفة عميقة يوميا. اشترك في النشرة الإخبارية للمحادثة.]

إن المتغير الجنوب أفريقي، المعروف باسم 501.V2، لديه طفرات متعددة في الجين الذي يشفر بروتين سبايك. إن هذه الطفرات تساعد الفيروس على التهرب من استجابة الجسم المضاد.

تتمتع الأجسام المضادة بدقة عالية تجاه هدفها ، وإذا تغير شكل الهدف قليلاً، كما هو الحال مع هذا التحور- الذي يسميه علماء الفيروسات متحولة الهروب – فإن الجسم المضاد لا يعود قادراً على الارتباط بالفيروس بإحكام، لأنه يفقد قدرته على الحماية.

لماذا نحتاج إلى مراقبة الطفرات؟

نحن نريد التأكد من أن الاختبارات التشخيصية تكشف عن جميع الفيروسات. إذا كانت هناك طفرات في المادة الجينية للفيروس، فقد لا يتمكن اختبار الأجسام المضادة أو اختبار تفاعل البوليميراز المتسلسل PCR من اكتشافها بكفاءة أو لا يكتشفها على الإطلاق.

وللتأكد من أن اللقاح سيكون فعالاً، يحتاج الباحثون إلى معرفة ما إذا كان الفيروس يتطور ويتخلص من الأجسام المضادة التي تم تحفيزها عن طريق اللقاح.

وهناك سبب آخر لأهمية مراقبة المتغيرات الجديدة هو أن الأشخاص المصابين بالعدوى قد يصابون مرة أخرى إذا تحور الفيروس ولم يتمكن جهاز المناعة لديهم من التعرف عليه وإغلاق سبيله.

إن أفضل طريقة للبحث عن المتغيرات الناشئة في السكان هي إجراء تسلسل عشوائي لفيروسات SARS-CoV-2 من عينات المرضى عبر خلفيات جينية ومواقع جغرافية متنوعة.

فكلما جمع الباحثون بيانات التسلسل، سيكون مطورو اللقاحات الأفضل قادرين على الاستجابة مسبقاً للتغييرات الرئيسية في اعداد الفيروس. وتعمل العديد من مراكز الأبحاث في جميع أنحاء الولايات المتحدة والعالم على تكثيف قدراتها في التسلسل لتحقيق ذلك.المحادثة

ريتشارد كون، أستاذ العلوم البيولوجية، جامعة بوردو

يتم إعادة نشر هذه المقالة من شبكة The Conversation تحت ترخيص المشاع الإبداعي. قراءة المادة الأصلية.

%d مدونون معجبون بهذه: