أربع طرق لتسبب فيروس كورونا في تغيير العلوم

كان "كي ساتو" يبحث عن التحدي الكبير التالي قبل خمس سنوات عندما صفعه - والعالم - على وجهه. كان عالم الفيروسات قد أنشأ مؤخرًا مجموعة مستقلة في جامعة طوكيو وكان يحاول أن يجد لنفسه مكانًا في المجال المزدحم لأبحاث فيروس نقص المناعة البشرية. "فكرت: ماذا يمكنني أن أفعل خلال العشرين أو الثلاثين عامًا القادمة؟"

لقد وجد الإجابة في السارس-CoV-2، الفيروس المسؤول عن جائحة كوفيد-19 ينتشر بسرعة في جميع أنحاء العالم. في مارس/آذار 2020، مع انتشار الشائعات بأن طوكيو قد تواجه إغلاقًا من شأنه أن يوقف الأنشطة البحثية، انتقل ساتو وخمسة طلاب إلى مختبر مستشار سابق في كيوتو. هناك، بدأوا في دراسة البروتين الفيروسي الذي يستخدمه فيروس SARS-CoV-2 قمع الاستجابات المناعية المبكرة للجسم. وسرعان ما أنشأ ساتو اتحادًا من الباحثين، والذي سيواصل نشر ما لا يقل عن 50 دراسة حول الفيروس.

في غضون خمس سنوات فقط، أصبح فيروس SARS-CoV-2 واحدًا من أكثر الفيروسات التي تم فحصها عن كثب على هذا الكوكب. وقد نشر الباحثون حوالي 150 ألف مقال بحثي حول هذا الموضوع، وفقًا لقاعدة بيانات الاستشهادات Scopus. وهذا ما يقرب من ثلاثة أضعاف عدد الأبحاث المنشورة حول فيروس نقص المناعة البشرية في نفس الفترة. وقد أنتج العلماء أيضًا أكثر من 17 مليون تسلسل جينوم لـ SARS-CoV-2 حتى الآن، وهو أكثر من أي كائن حي آخر. وقد أعطى هذا رؤية لا مثيل لها للطرق التي تغير بها الفيروس مع انتشار العدوى. يقول توم بيكوك، عالِم الفيروسات في معهد بيربرايت، بالقرب من ووكينج بالمملكة المتحدة: "كانت هناك فرصة لرؤية الوباء في الوقت الفعلي بدقة أعلى بكثير مما كان من الممكن تحقيقه من قبل".

الآن، ومع ظهور مرحلة الطوارئ للوباء في مرآة الرؤية الخلفية، يقوم علماء الفيروسات بتقييم ما يمكن تعلمه عن الفيروس في مثل هذا الوقت القصير، بما في ذلك تطورها وتفاعلاته مع المضيفين البشريين. فيما يلي أربعة دروس من الوباء يقول البعض إنها يمكن أن تمكن العالم الاستجابة العالمية للأوبئة المستقبلية - ولكن فقط إذا كانت المؤسسات العلمية ومؤسسات الصحة العامة جاهزة لاستخدامها.

التسلسلات الفيروسية تحكي القصص

في 11 يناير 2020، شارك إدوارد هولمز، عالم الفيروسات في جامعة سيدني، أستراليا، ما يعتبره معظم العلماء أول تسلسل جينوم لـ SARS-CoV-2 في لوحة مناقشة علم الفيروسات؛ لقد تلقى البيانات من عالم الفيروسات تشانغ يونغ تشن في الصين.

وبحلول نهاية العام، كان العلماء قد قدموا أكثر من 300 ألف تسلسل إلى مستودع يعرف باسم المبادرة العالمية لتبادل جميع بيانات الأنفلونزا (جيسايد). وأصبح معدل جمع البيانات أسرع منذ ذلك الحين مع انتشار أنواع مختلفة مثيرة للقلق من الفيروس. خصصت بعض البلدان موارد هائلة لتسلسل فيروس سارس-كوف-2: فيما بينها، ساهمت المملكة المتحدة والولايات المتحدة بأكثر من 8.5 مليون (انظر: "تجمع الجينوم الفيروسي"). وفي الوقت نفسه، أظهر علماء في بلدان أخرى، بما في ذلك جنوب أفريقيا والهند والبرازيل، أن المراقبة الفعالة يمكن أن تكتشف المتغيرات المثيرة للقلق في البيئات ذات الموارد المنخفضة.

في الأوبئة السابقة، مثل تفشي فيروس إيبولا في غرب أفريقيا 2013-2016، جاءت بيانات التسلسل ببطء شديد بحيث لم تتمكن من تتبع كيفية تغير الفيروس مع انتشار العدوى. ولكن سرعان ما أصبح من الواضح أن تسلسلات السارس-CoV-2 ستصل إلى حجم ووتيرة غير مسبوقين، كما تقول إيما هودكروفت، عالمة الأوبئة الجينومية في المعهد السويسري للصحة الاستوائية والعامة في بازل. هي تعمل على جهد يسمى Nextstrain، والذي يستخدم بيانات الجينوم لتتبع الفيروسات، مثل الأنفلونزا، لفهم انتشارها بشكل أفضل. يقول هودكروفت: "لقد قمنا بتطوير الكثير من هذه الأساليب التي كان من الممكن أن تكون مفيدة جدًا من الناحية النظرية". "وفجأة، في عام 2020، أتيحت لنا الفرصة للظهور والظهور".

في البداية، تم استخدام بيانات تسلسل السارس-CoV-2 من أجل تتبع انتشار الفيروس في مركزه في ووهان، الصين، ثم على مستوى العالم. وقد أجاب هذا على الأسئلة المبكرة الرئيسية – مثل ما إذا كان الفيروس ينتشر بشكل كبير بين البشر أو من نفس المصادر الحيوانية إلى البشر. وكشفت البيانات عن المسارات الجغرافية التي انتقل عبرها الفيروس، وأظهرتها بسرعة أكبر بكثير مما تستطيع التحقيقات الوبائية التقليدية. لاحقًا، بدأت أشكال مختلفة من الفيروس في الظهور، وأرسلت مختبرات التسلسل إلى محرك الأقراص الفائق. قامت مجموعة عالمية من العلماء ومتتبعي المتغيرات الهواة بالبحث في بيانات التسلسل باستمرار بحثًا عن التغيرات الفيروسية المثيرة للقلق.

يقول جيسي بلوم، عالم الأحياء التطوري الفيروسي في مركز فريد هاتشينسون للسرطان في سياتل بواشنطن: "لقد أصبح من الممكن تتبع تطور هذا الفيروس بتفاصيل هائلة لمعرفة ما الذي كان يتغير بالضبط". مع وجود الملايين من جينومات السارس-CoV-2 في متناول اليد، يمكن للباحثين الآن العودة ودراستها لفهم القيود المفروضة على تطور الفيروس. يقول هودكروفت: "هذا شيء لم نتمكن من القيام به من قبل".

الفيروسات تتغير أكثر من المتوقع

نظرًا لعدم قيام أحد بدراسة السارس - CoV - 2 من قبل، توصل العلماء إلى افتراضاتهم الخاصة حول كيفية تكيفه. وقد استرشد الكثيرون بتجاربهم مع فيروس RNA آخر يسبب التهابات الجهاز التنفسي: الأنفلونزا. يقول هودكروفت: "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 بفيروس SARS-CoV-2 على الإطلاق قبل عام 2019، لم يتوقع العديد من العلماء رؤية الكثير من التغير الفيروسي إلا بعد تعرضه لضغط كبير من قبل أجهزة المناعة لدى الناس، إما من خلال العدوى أو التطعيم.

أدى ظهور متغيرات أسرع في النقل وأكثر فتكًا من فيروس سارس-كوف-2، مثل ألفا ودلتا، إلى طمس بعض الافتراضات المبكرة. حتى في أوائل عام 2020، التقط السارس-CoV-2 تغيرًا واحدًا في الأحماض الأمينية مما أدى إلى تعزيز انتشاره بشكل كبير. وسيتبعه العديد من الآخرين.

يقول هولمز: "ما أخطأت فيه ولم أتوقعه هو مدى التغيير الذي ستحدثه الحالة ظاهريًا". "لقد رأيت هذا التسارع المذهل في قابلية الانتقال والفوعة." يشير هذا إلى أن السارس-CoV-2 لم يكن متكيفًا بشكل جيد مع الانتشار بين الناس عندما ظهر في ووهان، المدينة التي يسكنها الملايين. ويضيف أنه كان من الممكن أن يتلاشى الأمر في بيئة أقل كثافة سكانية.

يتساءل هولمز أيضًا عما إذا كانت الوتيرة السريعة للتغير الملحوظ كانت مجرد نتاج لمدى دقة تتبع فيروس كورونا المستجد (SARS-CoV-2). فهل سيرى الباحثون نفس المعدل إذا شاهدوا ظهور سلالة أنفلونزا جديدة على السكان، وبنفس الدقة؟ ويبقى أن يتم تحديد ذلك.

جاءت القفزات العملاقة الأولية التي حققها فيروس سارس-كوف-2 بنعمة إنقاذ واحدة: فهي لم تؤثر بشكل كبير على المناعة الوقائية التي توفرها اللقاحات وحالات العدوى السابقة. لكن ذلك تغير مع ظهور متغير أوميكرون في أواخر عام 2021، والذي كان مليئًا بالتغيرات في بروتين "الارتفاع" الخاص به والذي ساعده على تفادي استجابات الأجسام المضادة (يسمح البروتين الشوكي للفيروس بدخول الخلايا المضيفة). لقد اندهش العلماء مثل بلوم من مدى سرعة ظهور هذه التغييرات في متغيرات ما بعد أوميكرون المتعاقبة.

ولم يكن هذا هو الجانب الأكثر إثارة للدهشة في أوميكرون، كما يقول رافيندرا جوبتا، عالِم الفيروسات بجامعة كامبريدج بالمملكة المتحدة. بعد وقت قصير من ظهور البديل، لاحظ فريقه وآخرون أنه، على عكس المتغيرات السابقة لـ SARS-CoV-2 مثل دلتا التي فضلت خلايا مجرى الهواء السفلي في الرئة، فضل أوميكرون إصابة الممرات الهوائية العلوية. يقول جوبتا: "إن توثيق أن الفيروس قد غيَّر سلوكه البيولوجي خلال فترة الوباء كان أمرًا غير مسبوق".