أربع طرق تغيّر العلم في الفيروس العلم

كان كي ساتو يبحث عن التحدي الكبير التالي قبل خمس سنوات عندما صفعته - والعالم - في وجهه. كان عالم الفيروس قد بدأ مؤخرًا مجموعة مستقلة في جامعة طوكيو وكان يحاول وضع مكانة في مجال أبحاث فيروس نقص المناعة البشرية المزدحمة. "فكرت ،" ماذا يمكنني أن أفعل لمدة 20 أو 30 عامًا القادمة؟ "

وجد إجابة في SARS - COV - 2 ، الفيروس المسؤول عن Pandemic Covid - 19 ، كان ذلك ينتشر بسرعة في جميع أنحاء العالم. في مارس 2020 ، مع تحوّل الشائعات بأن طوكيو قد تواجه قفلًا من شأنه أن يتوقف عن أنشطة البحث ، تم تسديد ساتو وخمسة طلاب إلى مختبر مستشار سابق في كيوتو. هناك ، بدأوا في دراسة البروتين الفيروسي الذي يستخدم سارس - COV - 2 قمع أقدم استجابات المناعة للجسم. سرعان ما أنشأ ساتو اتحادًا من الباحثين الذين سيستمرون في نشر ما لا يقل عن 50 دراسة على الفيروس.

في غضون خمس سنوات فقط ، أصبحت SARS - COV - 2 واحدة من أكثر الفيروسات التي تم فحصها عن كثب على هذا الكوكب. نشر الباحثون حوالي 150،000 مقالة بحثية حول هذا الموضوع ، وفقًا لقاعدة بيانات الاقتباس Scopus. هذا هو ثلاثة أضعاف عدد الأوراق المنشورة على فيروس نقص المناعة البشرية في نفس الفترة. أنشأ العلماء أيضًا أكثر من 17 مليون سارس - COV - 2 تسلسل الجينوم حتى الآن ، أكثر من أي كائن حي آخر. وقد أعطى هذا وجهة نظر لا مثيل لها في الطرق التي تغير بها الفيروس مع انتشار الالتهابات. يقول توم بيكوك ، عالم الفيروسات في معهد بيربرايت ، بالقرب من ووكينغ ، المملكة المتحدة: "كانت هناك فرصة لرؤية جائحة في الوقت الفعلي بدقة أعلى بكثير مما كان يمكن تحقيقه من قبل".

الآن ، مع مرحلة الطوارئ من الوباء في الخلف - مرآة العرض ، يقوم علماء الفيروسات بتقييم ما يمكن تعلمه عن فيروس في مثل هذا الوقت القصير ، بما في ذلك تطورها وتفاعلاتها مع المضيفين البشريين. فيما يلي أربعة دروس من الوباء الذي يقول البعض أنه يمكن أن يمكّن الاستجابة العالمية على الأوبئة المستقبلية - ولكن فقط إذا كانت المؤسسات الصحية العلمية والعامة في مكانها لاستخدامها.

تسلسلات الفيروسية تحكي القصص

في 11 كانون الثاني (يناير) 2020 ، شارك إدوارد هولمز ، عالم الفيروسات في جامعة سيدني ، أستراليا ، ما يعتبره معظم العلماء أول تسلسل جينوم في سارس - 2 COV - 2 إلى لوحة مناقشة علم الفيروسات ؛ كان قد تلقى البيانات من عالم الفيروسات Zhang Yongzhen في الصين.

بحلول نهاية العام ، قدم العلماء أكثر من 300000 تسلسل إلى مستودع يُعرف باسم المبادرة العالمية على مشاركة جميع بيانات الأنفلونزا (جيسيد). أصبح معدل جمع البيانات أسرع فقط من هناك مع استمرار المتغيرات المقلقة للفيروس. لقد حرثت بعض البلدان موارد هائلة في تسلسل السارس - COV - 2: بينها ، ساهمت المملكة المتحدة والولايات المتحدة بأكثر من 8.5 مليون (انظر "تجمع الجينوم الفيروسي"). وفي الوقت نفسه ، أظهر العلماء في بلدان أخرى ، بما في ذلك جنوب إفريقيا والهند والبرازيل ، أن المراقبة الفعالة يمكن أن تكتشف المتغيرات المقلقة في إعدادات الموارد المنخفضة.

في الأوبئة السابقة ، مثل اندلاع الإيبولا في غرب أفريقيا 2013-16 ، جاءت بيانات التسلسل ببطء شديد لتتبع كيفية تغير الفيروس مع انتشار الإصابات. But it quickly became clear that SARS-CoV-2 sequences would arrive at an unprecedented volume and pace, says Emma Hodcroft, a genomic epidemiologist at the Swiss Tropical and Public Health Institute in Basel. تعمل على جهد يسمى Nextstrainالتي تستخدم بيانات الجينوم لتتبع الفيروسات ، مثل الأنفلونزا ، لفهم انتشارها بشكل أفضل. يقول هودكروفت: "لقد قمنا بتطوير الكثير من هذه الأساليب التي ، من الناحية النظرية ، كان يمكن أن تكون مفيدة للغاية". "وفجأة ، في عام 2020 ، أتيحت لنا الفرصة لطرحها والظهور."

في البداية ، تم استخدام بيانات التسلسل SARS - COV - 2 تتبع انتشار الفيروس في مركزه في ووهان ، الصين ، ثم عالميا. أجاب هذا على الأسئلة الرئيسية المبكرة - مثل ما إذا كان الفيروس ينتشر إلى حد كبير بين الناس أو من نفس مصادر الحيوانات إلى البشر. كشفت البيانات عن الطرق الجغرافية التي من خلالها سافر الفيروس ، وأظهرت لهم بسرعة أكبر بكثير مما يمكن أن يكون التحقيقات الوبائية التقليدية. في وقت لاحق ، بدأت أسرع - نقل المتغيرات في الفيروس في الظهور ، وأرسلت مختبرات التسلسل إلى hyperdrive. مجموعة عالمية للعلماء ومتتبعات الهواة المتغيرة تم تجولها من خلال بيانات التسلسل باستمرار بحثًا عن تغييرات فيروسية مقلقة.

يقول جيسي بلوم ، عالم الأحياء التطوري الفيروسي في مركز فريد هتشينسون للسرطان في سياتل: "أصبح من الممكن تتبع تطور هذا الفيروس بتفاصيل هائلة لمعرفة ما كان يتغير بالضبط". مع وجود ملايين من السارس - COV - 2 جينومات في متناول اليد ، يمكن للباحثين الآن العودة ودراستهم لفهم القيود المفروضة على تطور الفيروس. يقول هودكروفت: "هذا شيء لم نتمكن من فعله من قبل".

تتغير الفيروسات أكثر من المتوقع

لأنه لم يدرس أحد من قبل Sars - Cov - 2 من قبل ، جاء العلماء بافتراضاتهم الخاصة حول كيفية تكيفها. وقد استرشد الكثيرون من خلال تجارب مع فيروس الحمض النووي الريبي آخر يسبب التهابات الجهاز التنفسي: الأنفلونزا. يقول Hodcroft: "لم يكن لدينا الكثير من المعلومات حول فيروسات الجهاز التنفسي الأخرى التي يمكن أن تسبب الأوبئة".

تنتشر الأنفلونزا بشكل رئيسي من خلال اكتساب الطفراتالتي تسمح لها بالتهرب من مناعة الناس. نظرًا لعدم إصابة أي شخص من أي وقت مضى بـ SARS - COV - 2 قبل عام 2019 ، لم يتوقع الكثير من العلماء رؤية الكثير من التغيير الفيروسي إلا بعد أن تم وضع ضغط كبير عليه من قبل أنظمة المناعة للناس ، إما من خلال الالتهابات أو الأفضل من ذلك.

إن ظهور أسرع - النقل ، المتغيرات الأكثر شيوعا من السارس - Cov - 2 ، مثل ألفا ودلتا ، طمس بعض الافتراضات المبكرة. حتى بحلول أوائل عام 2020 ، التقطت SARS - COV - 2 تغييرًا أمينيًا واحدًا - حامضًا عزز انتشاره بشكل كبير. العديد من الآخرين سوف يتبع.

يقول هولمز: "إن ما أخطأته ولم أتوقع هو مقدار ما سيتغير بشكل ظاهري". "لقد رأيت هذا التسارع المذهل في القابلية للتنقل والفوعة." هذا يشير إلى أن SARS - COV - 2 لم يتم تكييفه بشكل جيد مع الانتشار بين الناس عندما ظهر في ووهان ، مدينة الملايين. ويضيف أن الأمر قد يتلاشى في بيئة أقل كثافة السكان.

يتساءل هولمز ، سواء كانت وتيرة التغيير الملحوظة مجرد نتاج عن مدى تتبع SARS - COV - 2. هل يرى الباحثون نفس المعدل إذا شاهدوا ظهور سلالة الأنفلونزا التي كانت جديدة على السكان ، بنفس الدقة؟ يبقى أن يتم تحديده.

جاءت القفزات العملاقة الأولية التي أخذتها SARS - COV - 2 بنعمة إنقاذ واحدة: لم تؤثر بشكل كبير على المناعة الواقية التي تقدمها اللقاحات والالتهابات السابقة. لكن ذلك تغير مع ظهور متغير أومكرون في أواخر عام 2021 ، والذي كان محملاً بالتغييرات على بروتين "الارتفاع" الذي ساعده على تفادي استجابات الأجسام المضادة (يسمح بروتين سبايك للفيروس بدخول الخلايا المضيفة). لقد فوجئت علماء مثل بلوم بسرعان ما ظهرت هذه التغييرات في المتغيرات المتتالية - omicron.

يقول رافيندرا غوبتا ، عالم الفيروسات في جامعة كامبريدج ، المملكة المتحدة ، ولم يكن هذا هو الجانب الأكثر إثارة للدهشة في Omicron. بعد فترة وجيزة من ظهور البديل ، لاحظ فريقه وآخرون أنه ، على عكس المتغيرات السابقة - COV - 2 2 مثل دلتا التي فضلت خلايا مجرى الهواء السفلى في الرئة ، فضل Omicron إصابة الشعب الهوائية العلوي. يقول غوبتا: "إن توثيق أن الفيروس قد حول سلوكه البيولوجي أثناء الوباء لم يسبق له مثيل".