ویروس کرونا چگونه جهش می‌کند؟

به گزارش اقتصادآنلاین به نقل از شرق، تمام موجودات زنده، از جمله ویروس‌ها، ژنوم [ساختار و سازمان ژنتیکی] دارند: این ژنوم‌ها خصیصه‌های ژنتیکی ارثی آنها هستند. همه سلول‌ها ژنوم‌هایی ساخته‌شده از رشته‌های اسید دئوکسی‌ریبونوکلئیک (DNA) دارند. ویروس‌ها، از سوی دیگر، ممکن است ژنوم‌هایی ساخته‌شده از رشته‌های DNA یا نوکلئوتیدهای ریبونوکلئیک (RNA) داشته باشند.

ژنوم‌های ویروس‌ها و سلول‌ها پیوسته در‌حال جهش هستند؛ این جهش با جابه‌جایی، زیاد‌شدن‌، کم‌شدن از DNA سلولی یا RNA یا DNA ویروسی در توالی ژنتیکی ژنوم‌ها به وجود می‌آید. این اتفاق یا بر اثر اشتباه در فرایند تکثیر به وجود می‌آید (به‌طور اتفاقی و ناگهانی فرایند تکثیر تغییر می‌کند) یا به سبب اثرات مواد شیمیایی یا تشعشع رخ می‌دهد. میزان جهش (اینکه هرکدام از این تغییرات چند‌وقت یک‌بار رخ می‌دهد) بین انواع مختلف ویروس‌ها، و بین ویروس‌ها و سلول‌ها، متفاوت است. ویروس‌ها عموما سریع‌تر از سلول‌های میزبان جهش می‌یابند، همچنین ویروس‌های RNA به‌طورکلی سریع‌تر از ویروس‌ها DNA جهش می‌یابند.

این پدیده به این دلیل رخ می‌دهد که ویروس RNA عموما فاقد مکانیسم تصحیح خطاست، در‌حالی‌که تمام سلول‌ها و بیشتر ویروس‌های DNA دار قابلیت تصحیح خطا در فرایند تکثیر را دارند [بنابراین جهش کمتری می‌یابند]. مثلا در ویروس آنفلوآنزای فصلی، احتمال خطا در هر ژنوم ویروسی‌ای که وارد سلول میزبان می‌شود، 5/. است. این بدان معنی است که با تکثیر ویروس در بدن فرد میزبان، احتمال جهش‌ها بالا می‌رود و جهش‌ها به‌سرعت انباشته می‌شوند. ولی SARS-CoV-2 و سایر کروناویروس‌ها استثنائی بر این قاعده‌اند.

آنها دست‌کم چهار برابر کندتر از [ویروس] آنفلوآنزا جهش می‌یابند. بسیاری از جهش‌ها در ویروس‌ها خاموش و بی‌سروصدا هستند: آنها کارکرد ویروس را به‌هیچ‌وجه دگرگون نمی‌کنند و در شدت بیماری یا واکنش سیستم ایمنی انسان به بیماری تغییری ایجاد نمی‌کنند. بسیاری از آن جهش‌هایی که خاموش نیستند به عملکردهای ویروس آسیب می‌زنند و آنها را به ویروس‌های مرده تبدیل می‌کنند، در نتیجه، اساسا گونه جهش‌یافته جدیدی به وجود نمی‌آید. گاهی یک جهش شانس ویروس را برای بقا و تکثیر افزایش می‌دهد و به جمعیت جدیدی (که به نسل جدید معروف است) منجر خواهد شد.

این نکته شایسته توجه است که در قیاس با ویروس اصلی‌ای که بیش از یک سال قبل در ووهان چین پیدا شد، فقط چهار تا 10 جهش امکان بقا و تکثیر یافتند؛ بنابراین، فقط نسبت کوچکی از 24 جهش ممکن در ویروس کرونای اولیه یافت‌شده در ووهان، توانسته‌اند به ویروس‌های فعال جدیدی تبدیل شوند. اما اگر انباشتی از جهش‌ها به‌طرز قابل‌ملاحظه‌ای ساختار و خصیصه‌های ویروس را دگرگون کند، به نسلی جدید بدل خواهد شد. آن گونه‌هایی از SARS-CoV-2 که در بریتانیا، آفریقای جنوبی و برزیل کشف شده‌اند (و درست‌تر است که آنها را گونه‌های B.1.1.7، B.1.135 و P.1 بنامیم) نمونه‌هایی از این نوع هستند. طبق گزارش‌ها همه آنها به ‌طرز چشمگیری توانایی انتقال بالاتری از نسل‌های قبلی دارند.

ویروس کرونا چگونه آسیب می‌رساند؟

زمانی که ویروس کرونا از طریق قطرک‌های مایع و آئروسل‌های ناشی از سرفه و عطسه وارد بدن انسان می‌شود؛ ویروس از طریق سطح شاخک پروتئینی‌اش (پروتئین اس) به گیرنده ACE2، که در سطح سلول‌های انسانی وجود دارند، می‌چسبد، مانند کلیدی که با قفلی جفت می‌شود. «گیرنده‌های» ACE2 در تقریبا تمام انواع سلول‌های انسان به‌ویژه در سلول‌های بینی و گلو وجود دارند. ژنوم ویروس سپس وارد سلول می‌شود و با سوءاستفاده از آن کپی‌های متعددی از خودش تولید می‌کند‌ و سپس گسترش می‌یابد. ویروس آفریقای جنوبی در حقیقت ماحصل جهش در شاخک پروتئینی کروناویرس است، این جهش باعث شده است که ویروس به ‌طرز چشمگیری به شکل مؤثرتری به گیرنده‌های ACE2 انسان بچسبند. این یعنی این گونه و گونه‌های مشابه می‌توانند به‌شکل سریع‌تر و مؤثرتری در درون جمعیت‌های انسانی میزبان‌شان گسترش یابند. ابتلای آغازین انسان‌ها در قسمت بالایی دستگاه تنفسی رخ می‌دهد‌ و علائم اولیه عموما علائم عفونت تنفسی است. اما امروز روشن است که کرونا یک ویروس سیستمیک است. این به آن معنی است که این ویروس می‌تواند روده‌ها، مجاری اداری، دستگاه تناسلی، سیستم عصبی و... را درگیر کند؛ این ویروس حتی می‌تواند با درگیرکردن سلول‌های مویرگ‌های خونی باعث ایجاد لخته‌های خونی و حتی سکته شود.

تبعات جهش‌ها

دو موضوع درباره گونه‌های جدید به نگرانی جهانیان دامن زده است: آیا آنها موجب بیماری شدیدتری خواهند شد؟ آیا در برابر واکسن‌های ضدکرونایی که دارد به بازار عرضه می‌شود، مقاوم‌تر خواهند بود؟

دولت بریتانیا و دولت‌های دیگر ادعا می‌کنند که گونه انگلیسی «احتمالا کشنده‌تر است» و گونه‌ای که نخستین‌بار در آفریقای جنوبی کشف شد، ظاهرا شدیدتر نیست. اما نگرانی دوم درباره واکسن‌ها و ایمنی بدن نسبت به ویروس‌های جهش‌یافته مسئله پیچیده‌ای است. عفونت‌های طبیعی با ایجاد پادتن‌های گسترده و واکنش‌های متنوع سلول‌های سیستم ایمنی بسیاری از بخش‌های ویروس را هدف قرار می‌دهد. ولی اکثر واکسن‌های کرونا تنها برای شاخک پروتئینی S طراحی شده‌اند. این مسئله، این نگرانی را ایجاد کرده است که چه‌بسا گونه‌های جدید از چنگ این واکنش‌های «محدود» سیستم ایمنی فرار کنند. شاهد آشکار این نگرانی کشفی است که تازگی‌ها افشا شد: واکسن آسترازنکا که اولین واکسنی بود که به آفریقای جنوبی رسید‌ و برنامه‌ریزی شده بود که برای کارکنان خط مقدم مراقبت‌های درمانی از آن استفاده شود، اثربخشی اندکی در پیشگیری از ابتلای خفیف یا ملایم به نوعی از کووید‌‌19 دارد که گونه B.1.135 (ویروس آفریقای جنوبی) موجب آن می‌شود. خوشبختانه اکثر جهش‌هایی که در شاخک پروتئینی S به وجود آمده است، از قدرت و تأثیرگذاری واکسن‌های موجود نکاسته است.

شواهد نشان می‌دهد که واکسن فایزر و مادرنا و واکسن جانسون‌اند‌جانسون بر گونه‌های جهش‌یافته نیز مؤثرند. دلیل آن این است که هنوز نقاط جهش‌نیافته فراوانی در شاخک‌های پروتئینی ویروس وجود دارد که واکسن‌ها بر آنها مؤثرند.

نکته دلگرم‌کننده دیگر این است که واکسن‌های mRNA را می‌توان براساس جهش‌های جدید بازطراحی کرد و به‌این‌ترتیب تأثیر آنها را حفظ کرد. همچنین نکته مثبت دیگری اخیرا اعلام شد که واکسن جانسون‌اند‌جانسون در کنترل پاندمی بسیار مؤثر خواهد بود‌ و علاوه بر آن خبر آمد که واکسن نووواکس نیز می‌تواند ایمنی قابل‌ملاحظه‌ای را برای انسان ایجاد کند.

درباره جهش‌های آینده چه می‌توان گفت؟

بسیار محتمل است که گونه‌های جدیدی از ویروس کرونا در آینده نزدیک ظهور کند. درواقع به احتمال بسیار زیاد گونه‌های جدید پیشاپیش و هم‌اکنون در میان انسان‌ها در‌حال انتشارند ولی هنوز قادر به تشخیص آنها نیستیم. در برخی کشورها نظیر بریتانیا و آفریقای جنوبی نظارت و کنترل و امکانات تشخیصی مطلوب است ولی در برخی دیگر، از جمله بیشتر کشورهای آفریقایی، این امکانات بسیار محدود است. آنچه مایه نگرانی شده این است که کروناویروس‌های رایج فصلی که تنها سرماخوردگی‌ای معمولی به وجود می‌آورند، به نحوی جهش یابند که از واکنش‌های سیستم ایمنی انسان بگریزند، همان‌طو‌رکه ویروس‌های آنفلوآنزا به‌طور ادواری این کار را می‌کنند؛ این موجب می‌شود که افراد هر سه، چهار سال یک‌بار به یکی از این ویروس‌ها مبتلا شوند. این یعنی واکسن‌های کرونا نیز باید به‌طور‌مرتب به‌روز شوند، همان‌طور‌که در‌مورد واکسن‌های آنفلوآنزا این کار پیوسته انجام می‌شود.

آیا ممکن است جهش‌های خطرناک دیگر رخ دهد؟ مثلا جهش‌هایی که هم‌زمان سرایت‌پذیری ویروس و قدرت بیماری‌زایی (و کشندگی) آن را افزایش دهند؟

پاسخ این است: هنوز نمی‌دانیم آیا جهش‌های جدید ویروس را خطرناک‌تر یا انتقالش را سریع‌تر خواهند کرد یا نه. ولی ممکن است شواهد برآمده از تاریخ برخی ویروس‌های سرماخوردگی رایج انسانی آموزنده باشد. چندین ویروس مختلف هستند که موجب سرماخوردگی می‌شوند و رایج‌ترین‌شان راینوویروس‌های بی‌شمار هستند. این ویروس‌ها چندین قرن است که ساکنان همیشگی جمعیت‌های انسانی‌اند و هر‌سال در قالب اپیدمی‌های فصلی از نو پدیدار می‌شوند. هرچند، باوجود این واقعیت، هیچ نشانه‌ای از خطرناک‌ترشدن این ویروس‌ها در طول زمان در دست نیست. به‌واقع، چهار نوع کروناویروسی که در ابتدا بیماری شدید و کشنده‌ای ایجاد کرده‌اند، ممکن است بعدها تنها منجر به سرماخوردگی‌های فصلی و همه‌گیر شوند.

همه امیدواریم که ویروس کرونا نیز همین مسیر را پیش بگیرد.

نویسندگان:

اِد رایبیکی: مدیر واحد تحقیقاتی Biopharming و عضو مؤسسه بیماری‌های عفونی و پزشکی مولکولی (Institute of infectious Disease and Molecular Medicine) دانشگاه کیپ تاون آفریقای جنوبی.

آنّا‌ـ‌لیزه ویلیامسون: استاد واکسینولوژی در انستیتوی بیماری‌های عفونی و پزشکی مولکولی دانشگاه کیپ تاون آفریفای جنوبی.

دان کُوان: مدیر مؤسسه تحقیقات ژنومیک

 (Genomics Research Institute)؛ مدیر مرکز اکولوژی و ژنومیک میکروبی (Centre for Microbial Ecology and Genomics) دانشگاه پرتوریای آفریقای جنوبی.

استفانی جی. بورتن: استاد بیوشیمی، ژنتیک و میکروبیولوژی و استاد دانشگاه Future Africa دانشگاه پرتوریا، در دانشگاه پرتوریای آفریقای جنوبی.

ترجمه‌ای از:

https://theconversation.com/how-the-coronavirus-mutates-and-what-this-means-for-the-future-of-covid-19-154499