جدول المحتويات:
2023 مؤلف: Peter Bradberry | [email protected]. آخر تعديل: 2023-05-21 22:31
يثير تفشي فيروس كورونا الجديد أسئلة حول كيفية تطور مسببات الأمراض وما الذي يجعل العدوى خفيفة أو شديدة.
تم تسمية فيروس كورونا الجديد 2019 (2019-nCoV) الذي يقف وراء التفشي المستمر - الذي أعلنت منظمة الصحة العالمية حالة طوارئ دولية للصحة العامة - على اسم عائلة الفيروسات التي ينتمي إليها. ربما لم يكن مصطلح "فيروس كورونا" مألوفًا لدى الكثيرين في البداية ، ولكن معظم الناس واجهوا أشكالًا أكثر اعتدالًا من هذه الفيروسات ، والتي تسبب أربع سلالات منها حوالي خمس حالات نزلات البرد. تسبب الأنواع الأخرى أمراضًا متوطنة في بعض مجموعات الحيوانات. ولكن حتى أقل من عقدين من الزمان ، تسببت جميع الأنواع البشرية المعروفة في مرض خفيف لدرجة أن أبحاث فيروس كورونا كانت في حالة ركود.
تغير كل ذلك في عام 2003 ، عندما تم تحديد العامل الممرض وراء تفشي مرض السارس (متلازمة التنفس الحاد الوخيم) في الصين على أنه فيروس كورونا. تقول عالمة الأحياء الدقيقة سوزان فايس من جامعة بنسلفانيا: "لقد صُدم الجميع في هذا المجال". "بدأ الناس يهتمون حقًا بهذه المجموعة من الفيروسات." يُعتقد أن هذا التفشي قد بدأ عندما قفز فيروس كورونا من الحيوانات - على الأرجح قطط الزباد - إلى البشر ، مما أدى إلى نوع من المرض يسمى مرض حيواني المنشأ. تم التأكيد على ميل هذه الفيروسات لمثل هذه القفزات في عام 2012 ، عندما قفز فيروس آخر من الإبل إلى البشر ، مما تسبب في MERS (متلازمة الشرق الأوسط التنفسية). وقد قتل هذا المرض 858 شخصًا حتى الآن ، بشكل أساسي في المملكة العربية السعودية ، ويمثلون حوالي 34 بالمائة من المصابين.
يكاد يكون من المؤكد تقريبًا أن كل من السارس وفيروس كورونا والفيروس التاجي الجديد نشأ في الخفافيش. وجد أحدث تحليل لجينوم 2019-nCoV أنه يشارك 96 في المائة من الحمض النووي الريبي الخاص به مع فيروس كورونا تم تحديده مسبقًا في نوع معين من الخفافيش في الصين. يقول عالم الأحياء المجهرية ستانلي بيرلمان من جامعة أيوا: "كانت هذه الفيروسات تطفو في الخفافيش لفترة طويلة" دون أن تصيب الحيوانات بالغثيان. لكن لم تكن هناك خفافيش تُباع في سوق الحيوانات في ووهان بالصين ، حيث يُعتقد أن التفشي الحالي قد بدأ ، مما يشير إلى احتمال تورط نوع مضيف وسيط. يبدو أن هذا الموقف هو سمة مشتركة لهذه الفاشيات. قد تزيد هذه العوائل من التنوع الجيني للفيروسات من خلال تسهيل حدوث طفرات أكثر أو مختلفة.
لكن ما هو فيروس كورونا؟ ما الذي يحدد ما إذا كان ، ومتى وكيف يقفز إلى البشر ، وكيف سيكون معديًا؟ وما الفرق بين حالة الزكام والمرض القاتل؟ في السنوات التي تلت ظهور هذه الفيروسات لأول مرة كتهديد خطير للصحة العالمية ، كان الباحثون يدرسون البيولوجيا الجزيئية في محاولة للإجابة على مثل هذه الأسئلة.
تشريح فيروس كورونا
فيروسات كورونا مغلفة ، فيروسات RNA أحادية الشريطة ، مما يعني أن جينومها يتكون من خيط من RNA (بدلاً من DNA) وأن كل جسيم فيروسي ملفوف في "غلاف" بروتيني. تقوم الفيروسات بنفس الشيء في الأساس: تغزو خلية وتشترك في اختيار بعض مكوناتها لعمل نسخ عديدة من نفسها ، والتي تصيب بعد ذلك الخلايا الأخرى. لكن تكاثر الحمض النووي الريبي عادة ما يفتقر إلى آليات تصحيح الخطأ التي تستخدمها الخلايا عند نسخ الحمض النووي ، لذلك ترتكب فيروسات الحمض النووي الريبي أخطاء أثناء النسخ المتماثل. تمتلك فيروسات كورونا أطول جينومات مقارنة بأي فيروس RNA - يتكون من 30000 حرف أو قاعدة - وكلما زاد عدد المواد التي ينسخها العامل الممرض ، زادت فرصة ارتكاب الأخطاء. المحصلة هي أن هذه الفيروسات تتحور بسرعة كبيرة. قد تمنح بعض هذه الطفرات خصائص جديدة ، مثل القدرة على إصابة أنواع جديدة من الخلايا - أو حتى أنواع جديدة.
يتكون جسيم الفيروس التاجي من أربعة بروتينات هيكلية: النوكليوكابسيد ، الغلاف ، الغشاء والسنبلة. تشكل القابس النوكليوكابسيد النواة الجينية ، مغلفة في كرة مكونة من الغلاف وبروتينات الغشاء. يشكل بروتين السنبلة نتوءات على شكل مضرب تبرز في جميع أنحاء الكرة ، تشبه التاج أو هالة الشمس - ومن هنا جاءت التسمية. ترتبط هذه النتوءات بالمستقبلات الموجودة على الخلايا المضيفة ، وتحدد أنواع الخلايا - وبالتالي نطاق الأنواع - التي يمكن للفيروس أن يصيبها.
الفرق الرئيسي بين فيروسات كورونا التي تسبب البرد وتلك التي تسبب مرضًا شديدًا هو أن الأول يصيب بشكل أساسي الجهاز التنفسي العلوي (الأنف والحنجرة) ، في حين أن الأخير ينمو في الجهاز التنفسي السفلي (الرئتين) ويمكن أن يؤدي إلى التهاب رئوي. يرتبط فيروس السارس بمستقبل يسمى ACE2 ، ويرتبط MERS بمستقبل يسمى DPP4 - وكلاهما موجود في خلايا الرئة ، من بين أماكن أخرى. قد تفسر الاختلافات في توزيع هذه المستقبلات في الأنسجة والأعضاء الاختلافات بين المرضين ، مثل حقيقة أن متلازمة الشرق الأوسط التنفسية أكثر فتكًا من السارس وتتميز بأعراض معدية معوية أكثر بروزًا. ومع ذلك ، فإن متلازمة الشرق الأوسط التنفسية ليست معدية بشكل كبير ، والتي قد تكون أيضًا سمة مرتبطة بالمستقبلات. "يتم التعبير عن DPP4 [بدرجة عالية] في القصبات الهوائية السفلية [الممرات الهوائية المؤدية إلى الرئتين] ، لذلك يجب أن يأتي عدد كبير من الفيروسات ، لأن مجاري الهواء لدينا جيدة جدًا في تصفية مسببات الأمراض" ، كما تقول عالمة الفيروسات كريستين تايت بوركارد من جامعة ادنبره. "أنت بحاجة إلى التعرض المكثف لفترات طويلة [للوصول إلى الرئتين] ، ولهذا السبب نرى الأشخاص الذين يعملون عن كثب مع الإبل يمرضون".
على العكس من ذلك ، نظرًا لأن مسببات الأمراض يمكن أن تدخل وتخرج من الممرات الهوائية العلوية بسهولة أكبر ، فإن الفيروسات التي تتكاثر هناك تكون أكثر عدوى. بالإضافة إلى ذلك ، "القدرة على التكاثر في درجات حرارة مختلفة تحدث فرقًا كبيرًا ، لأن الجهاز التنفسي العلوي أكثر برودة" ، كما يقول تايت بوركارد. "إذا كان الفيروس أكثر استقرارًا في درجات الحرارة هذه ، فلن ينتقل إلى الجهاز التنفسي السفلي." وتضيف أن المسالك الهوائية السفلية هي أيضًا بيئة معادية من الناحية الكيميائية الحيوية والمناعة. يشير تحليل 2019-nCoV بقوة إلى أن الفيروس الجديد ، مثل السارس ، يستخدم الإنزيم المحول للأنجيوتنسين 2 للدخول إلى الخلايا. تتناسب هذه الملاحظة مع حقيقة أنها تبدو ، حتى الآن ، أقل فتكًا من متلازمة الشرق الأوسط التنفسية (يبدو أن معدل الوفيات المقدر الحالي لفيروس كورونا الجديد يبلغ حوالي 2٪ ، لكن هذا الرقم قد يتغير مع انتشار تفشي المرض وتزايد عدد الحالات. مكتشف).
ومع ذلك ، سرعان ما تصبح الصورة معقدة ، لأن الفيروسات التي تستخدم نفس المستقبلات يمكن أن تؤدي إلى أمراض مختلفة بشكل جذري. يرتبط فيروس كورونا بشري واحد يسمى NL63 بنفس مستقبلات السارس ولكنه يسبب فقط التهابات الجهاز التنفسي العلوي ، بينما يصيب السارس بشكل أساسي الجهاز التنفسي السفلي. يقول بيرلمان: "لماذا هذا ، نحن لا نعرف". فضول آخر هو أن مستقبلات ACE2 منتشرة في القلب ، لكن السارس لا يصيب خلايا القلب. يقول عالم الأحياء الجزيئية بيرترام فيلدنغ من جامعة ويسترن كيب في جنوب إفريقيا: "كان هذا مؤشرًا واضحًا على أن هناك مستقبلات أخرى ، أو مستقبلات مشتركة ، متورطة أيضًا". إن ارتباط الفيروس بالمستقبل ليس سوى الخطوة الأولى في عملية دخول الخلية. عندما يرتبط الفيروس بخلية مضيفة ، فإنها تبدأ في التحول معًا ، وقد ترتبط البروتينات الفيروسية الأخرى بمستقبلات أخرى. يقول فيلدنج: "من أجل كفاءة الدخول ، فإنه ليس مجرد المستقبل الرئيسي الوحيد". "يمكن أن يكون هناك آخرون أيضًا".
سباق التسلح للجهاز المناعي
ميزة أخرى مهمة لفيروسات كورونا هي البروتينات "الملحقة" ، والتي يبدو أنها تشارك في التهرب من الاستجابة المناعية الفطرية للمضيف - خط الدفاع الأمامي للجسم. تبدأ الاستجابة عندما تكتشف الخلية الغازي وتطلق بروتينات تسمى الإنترفيرون ، والتي تتداخل مع تكاثر الممرض. تؤدي الإنترفيرونات إلى شلالات من النشاط المضاد للفيروسات ، بدءًا من إيقاف تخليق البروتين المضيف إلى التسبب في موت الخلايا. لسوء الحظ ، فإن معظم هذه العمليات سيئة أيضًا للمضيف. يقول فايس: "إن الكثير من الأمراض التي تسببها هي في الواقع رد الفعل المناعي - الالتهاب - والأشياء المدمرة التي تسببها الفيروسات". "سيحدد ذلك أيضًا مدى ضراوة الفيروس: ما مقدار الاستجابة المناعية المدمرة التي يسببها ، مقابل الاستجابة الوقائية فقط؟" هذا الجانب هو أيضًا سبب أهمية الحالات الطبية الأساسية. يقول تايت بوركارد إن معظم الأشخاص الذين ماتوا بسبب فيروس كورونا الجديد حتى الآن "أصيبوا بأمراض مصاحبة ، مثل أمراض المناعة الذاتية أو العدوى الثانوية ، والتي يمكن أن تصبح أكثر انتشارًا بمجرد أن تنشغل أجهزتنا المناعية الفطرية في مكافحة الفيروس". "هذا هو السبب في أن الشيء المهم هو علاج الناس من الأمراض المصاحبة وإعطائهم المضادات الحيوية لوقف انتشار العدوى البكتيرية."
بالطبع ، هدف الاستجابة المناعية هو القضاء على الغزاة ، لذلك تمتلك الفيروسات إجراءات مضادة. يبدو أن هذه السمة هي الأكثر اختلافًا بين فيروسات كورونا المختلفة. يقول فايس: "ترتبط هذه الفيروسات ارتباطًا وثيقًا ، لكن لديها بروتينات ملحقة مختلفة" ، مضيفًا أنها "تطورت لإيقاف الجوانب المختلفة لتلك الاستجابة [المناعية الفطرية]." يعتقد بعض الباحثين أن الخفافيش تأوي فيروسات كورونا لأنها لا تصنع الاستجابة المناعية المكثفة التي يقوم بها البشر. يقول تايت بوركارد: "الكثير من جزيئات الإشارات التي تنبه جهاز المناعة لدينا يتم قمعها في الخفافيش ، حتى لا تمرض". بدلاً من رد الفعل ، تحافظ الخفافيش على استجابة منخفضة المستوى ثابتة ، مما قد يساهم في تطور الفيروسات. يقول تايت بوركارد: "تمتلك [الخفافيش] تعبيرًا ثابتًا عن الإنترفيرون ، والذي يختار الفيروسات التي تتفادى تلك الاستجابة". "لذا فإن الخفافيش عبارة عن أوعية اختيار جيدة للفيروسات وهي جيدة جدًا في الاختباء."
ومع ذلك ، فإن البروتينات الملحقة ليست مفهومة تمامًا. يقول بيرلمان: "يمكن إخراجها من بعض الفيروسات دون أي تأثير على قدرة الفيروس على النمو". "قد تعتقد: إذا كان لديك بروتين كان مفتاحًا لمواجهة الاستجابة المناعية ، إذا أخرجته ، فستنتصر الاستجابة المناعية - وهذا ليس بالضرورة كذلك." يعتقد بعض الباحثين أن البروتينات الملحقة تؤثر على مدى فتك فيروسات كورونا. كانت هناك دراسات مع السارس لم يغير فيها إزالة البروتين الإضافي من كفاءة تكاثر الفيروس ، ولكنه أصبح أقل مسببات الأمراض. يقول فيلدنج: "لا يزال من الممكن تصنيع الكثير من الفيروسات ، ولكن يبدو أنها أقل ضررًا".
يقول تايت بوركارد إن فيروسات كورونا تمتلك بعض القدرة على تصحيح الأخطاء الجينية ، لكنها تتجاهل مناطق معينة من جينومها. وبالتالي ، فإن قسمين ، على وجه الخصوص ، عرضة بشكل خاص للطفرات: تلك التي تشفر مناطق البروتين الشوكي والبروتين الإضافي. يقول تايت بوركارد: "في هذين المجالين ، تسمح فيروسات كورونا بالعديد من الأخطاء ، التي تدفع تطورها ، لأنها تمكنت من الارتباط بمستقبلات جديدة والتهرب من الاستجابة المناعية للأنظمة الجديدة ، وهذا هو السبب في أن فيروسات كورونا جيدة جدًا في القفز من الأنواع إلى الأنواع ".