يشبه جينوم الفيروس التاجي ملصق الشحن الذي يتيح لعلماء الأوبئة تتبع مكان وجوده

يسمح المعدل المنتظم للتغيرات الجينية للباحثين بإعادة إنشاء كيفية انتقال الفيروس.
nextstrain.org, CC BY

بيرت إيلي، جامعة كارولينا الجنوبية وتايلور كارتر، جامعة كارولينا الجنوبية

تعد متابعة انتشار الفيروس التاجي بين السكان – وتوقع الخطوة التالية – جزءاً مهماً من استجابة الصحة العامة للمرض الجديد، خاصة وأن الاحتواء هو دفاعنا الوحيد حتى الآن.

إن مجرد النظر إلى شخص مصاب لا يخبرك من أين جاءت نسخة فيروس كورونا، كما لا يحتوي SARS-CoV-2 على رمز شريطي يمكنك مسحه ضوئياً للسماح لك بتتبع سجل سفره. ومع ذلك، فإن تسلسله الجيني يكاد يكون جيداً لتوفير بعض الأفكار حول مكان وجود الفيروس.

إن جينوم الكائن الحي هو تعليماته الجينية الكاملة. حيث يمكنك التفكير في الجينوم ككتاب يحتوي على كلمات مكونة من حروف. وكل “حرف” في الجينوم هو جزيء يسمى نيوكليوتيد – باختصار ، A ، G ، C ، T أو U.

ويمكن أن تحدث الطفرات في كل مرة يكرر فيها الفيروس جينومه، بحيث تتراكم الطفرات بمرور الوقت في جينوم الفيروس. على سبيل المثال، بدلاً من كلمة “CAT”، يحتوي الفيروس الجديد على GAT. حيث يحمل الفيروس هذه التعديلات الطفيفة حين ينتقل من شخص إلى مضيف آخر.

إن هذه الطفرات تتصرف مثل ختم جواز السفر. وبغض النظر عن المكان الذي تذهب إليه بعد ذلك، لا تزال الطوابع السابقة في جواز سفرك تظهر أين كنت.

يمكن لعلماء الوراثة الجزيئية أمثالنا استخدام هذه المعلومات لبناء أشجار عائلية لفيروس كورونا. حيث يسمح لنا ذلك بتتبع الطرق التي سلكها الفيروس عبر المكان والزمان والبدء في الإجابة على أسئلة مثل مدى سرعة وسهولة انتشاره من شخص إلى آخر؟

في أوائل فبراير، يعمل فني مختبر على عينات فيروسية من مرضى مصابين في ووهان، الصين.
STR/AFP via Getty Images

تساعد بيانات المريض الفردية في رسم صورة كبيرة

وتقوم قواعد البيانات على الإنترنت بجمع تسلسلات النوكليوتيدات الجينية لـ SARS-CoV-2 منذ منتصف ديسمبر. عندما يكون اختبار المريض إيجابياً لـ SARS-CoV-2، يمكن للمختبر تحديد تسلسل الجينوم للفيروس المصاب وتحميله. واعتباراً من أواخر أبريل، تم إيداع أكثر من 1500 عينة من تسلسل الجينوم في GenBank، وهي قاعدة بيانات متاحة للجمهور تديرها المعاهد الوطنية للصحة، وأكثر من 13000 عينة في GISAID، وهي المبادرة العالمية المفتوحة الوصول بشأن مشاركة جميع بيانات الإنفلونزا.

وبما أن كل تسلسل من مريض موجود في مكان معين في العالم، فإن تسلسل الجينوم الفيروسي هذا يسمح للعلماء بمقارنتها وتتبع مكان وجود الفيروس. وكلما كانت التسلسلات من فيروسين معينين أكثر تشابهاً، كلما كانت أكثر ارتباطاً ومؤخراً كان لها سلف مشترك. لقد تم جمع أول تسلسل جينومي لـ SARS-CoV-2 تم تحميله على موقع GISAID من مريض في أوائل ديسمبر 2019.

بطبيعة الحال، فإن الطفرات الفيروسية نفسها لا تخبر الباحثين عن البلد الذي حدثت فيه. ولكن بما أن قواعد البيانات تسجل أين لوحظت أنماط معينة من الطفرات، يمكن للعلماء تحديد المسار الذي سلكته كل سلالة فيروسية. إن الخريطة العالمية تتعقب حركة الفيروس حول العالم.

تظهر البيانات المسجلة من آلاف المرضى أن SARS-Cov-2 نشأ في ووهان الصين وانتشر من هناك إلى بقية العالم.

شجرة النمو التطوري لـ SARS-CoV-2 – شجرة العائلة التي تربط جميع عينات فيروس كورونا المتسلسلة في جميع أنحاء العالم. تشير الألوان إلى “الفروع” الإقليمية للشجرة.
nextstrain.org, CC BY

إنشاء الخرائط من التسلسل

يمكن أن تلعب البيانات الجينية دوراً كبيراً في حل ألغاز الصحة العامة، مثل كيفية انتشار فيروس كورونا عبر الولايات المتحدة.

على سبيل المثال، وصل مسافر من ووهان إلى سياتل في 15 يناير وكانت نتيجة فحص اصابته بالفيروس ايجابية في 20 يناير.

في 28 فبراير، قام العلماء بتسلسل عينة من الفيروس مأخوذة من مريض أمريكي في سياتل ووجدوا أن بصمتها الطفرية تطابق بصمة الفيروس من مسافر ووهان، بالإضافة إلى ثلاث طفرات جديدة. وقد قدرت GISAID معدل الطفرات بنحو 0.45 طفرة لكل جينوم في الأسبوع – وبالتالي فإن ثلاث طفرات بين حالة 20 يناير وحالة 28 فبراير تناسب هذا المعدل.

وبناءً على الطفرات الثلاثة الجديدة، كان هذا الإصدار من الفيروس يتكاثر دون أن يتم اكتشافه لمدة خمسة أسابيع تقريباً في منطقة سياتل. وبما أن كل شخص مصاب يمكن أن يصيب عدة أشخاص آخرين دون أن يعاني نفسه من أي أعراض، فقد ينتشر الفيروس إلى أكثر من 100 شخص في خمسة أسابيع.

باستخدام تسلسل الجينوم لربط الفيروس من مسافر 15 يناير من ووهان بالمريض المقيم في واشنطن منذ نهاية فبراير، نبه مسؤولي ولاية واشنطن إلى أن الفيروس كان ينتشر بصمت بين السكان. إن هذا الانتشار غير المكتشف للفيروس في سياتل وأماكن أخرى هو أحد الأسباب الرئيسية وراء مطالبة مسؤولي الصحة العامة للجمهور بالبقاء في المنزل قدر الإمكان.

وأوضحت دراسة أخرى بالتفصيل المسار الذي سلكه الفيروس أثناء انتقاله من ووهان إلى شنغهاي إلى ألمانيا إلى إيطاليا إلى المكسيك، متخفياً في المسافرين المصابين. وقد تتبعت هذه الدراسة الأفراد المصابين وقارنت تسلسل الجينوم الفيروسي الخاص بهم. وبما أن الباحثين تمكنوا من مقارنة الطفرات الفيروسية بتلك الموجودة في المواقع المعروفة في أوقات محددة، فقد تمكنوا من رسم شجرة النمو التطوري – شجرة العائلة التي توضح كيفية ارتباط تسلسلات جينوم الفيروس المختلفة.

وباستخدام معدل الطفرة المقدرة عند GISAID وشجرة النشوء والتطور، يعتقد العلماء أن المرة الأولى التي أصاب فيها فيروس كورونا شخصاً من المحتمل أن تكون في ووهان في نوفمبر أو أوائل ديسمبر 2019.

فإذا كان الفيروس موجوداً قبل فترة أطول، لكان لدى فيروسات أول المرضى المعروفين مجموعة متنوعة من الطفرات أكبر مما كانت عليه.

يمكن لفيروس كورونا السفر حول العالم عن طريق ركوب مسافر مصاب.
Anadolu Agency via Getty Images

ما نزال نتعقب ونتعلم من التسلسلات

سيستمر تحليل التسلسل الجينومي الفيروسي في كونه أداة قيمة لتتبع واحتواء انتشار SARS-CoV-2.

على سبيل المثال، يمكن أن يخبرك تسلسل جينوم الفيروس من مريض مصاب حديثاً ما إذا كان فيروساً ينتشر في المنطقة لفترة من الوقت، أو إذا كان مدخل جديد من مكان آخر.

شخص ما كان في شمال إيطاليا قبل فرض قيود السفر أحضر الفيروس إلى أيسلندا. وقد تم احتواء هذا التفشي الأولي بسرعة كبيرة، ولكن بعد ذلك تم إدخال أشكال جديدة من الفيروس من أماكن أخرى في أوروبا.

وتشير دراسة اولية جديدة في انتظار مراجعة الزملاء الخبراء إلى أن كاليفورنيا لديها أيضاً أحداث لمدخلات متعددة ذات سلالات فيروسية مميزة. وبالنسبة لكاليفورنيا، فإن معرفة وتيرة المدخلات الجديدة ستكون عاملاً مهماً ينبغي النظر فيه في الوقت الذي يبتكر فيه المسؤولون طرقاً لاحتواء الفيروس.

ويمكن أن تكون تسلسل الجينوم الفيروسي مفيدة بطرق أخرى أيضاً. في النهاية، قد يجد الباحثون أن بعض أشكال الفيروس أكثر ضراوة من غيرها. في هذه الحالة، يمكن أن يساعد تسلسل الجينوم الفيروسي الأطباء على تحديد العلاج الأفضل لمريض معين.

تم تحديث هذه المقالة لتصحيح خطأ مطبعي في عدد الجينومات الفيروسية التي تم تحميلها على GISAID بحلول 27 أبريل. هو أكثر من 13,000 لا 3,000.

[أنت تحتاج إلى فهم وباء الفيروس التاجي، ويمكننا أن نساعد. اقرأ النشرة الإخبارية للمحادثة.]المحادثة

بيرت إيلي، أستاذ العلوم البيولوجية ، جامعة كارولينا الجنوبية وتايلور كارتر، طالب دكتوراه في العلوم البيولوجية ، جامعة كارولينا الجنوبية

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

%d مدونون معجبون بهذه: