فيروس كورونا: ماذا تعني الطفرات الجديدة في معركتنا ضد الوباء؟

  • ريتشارد غراي
  • بي بي سي اسكتلندا
فيروس كورونا: ماذا تعني الطفرات الجديدة في معركتنا ضد الوباء؟

على مدار أكثر من ثلاثة أشهر، كان مريض مسن يصارع فيروس كورونا، فجهازه المناعي كان ضعيفاً جداً عندما أصيب بالعدوى بعد تلقيه علاجاً لسرطان الغدد الليمفاوية، وهو نوع من سرطانات الدم، ما أدى إلى تدمير بعض خلاياه المناعية. ومع نظام دفاع أضعف من الطبيعي تمكن الفيروس من الانتشار في جسمه من دون رادع تقريباً.

وكان الأطباء يحاولون مساعدة هذا المريض في التغلب على الفيروس عن طريق إعطائه بلازما الدم المأخوذة من دم أشخاص تعافوا من الإصابة بفيروس كورونا. ويحتوي هذا السائل اللبني ذو اللون المائل إلى البني، والذي يعرف أيضاً باسم بلازما النقاهة، على أجسام مضادة للفيروس قد تساعد في تحييده.

وعلى مدار 101 يوما وخلال معالجتهم للمريض، أخذ الأطباء في مستشفى أدينبروكس في مدينة كامبريدج بالمملكة المتحدة، 23 عينة اختبار من المريض الذي كان يحارب الوباء. وأرسلت كل من هذه العينات إلى المختبر لتحليلها. لكن عندما تفحص علماء الفيروسات المادة الوراثية للفيروس في هذه العينات، لاحظوا شيئاً مذهلاً، لقد كان فيروس كوفيد 19 يتحور أمام أعينهم.

يقول رافيندا غوبتا، استشاري الأمراض المعدية في المستشفى والأخصائي في علم الأحياء الدقيقة في جامعة كامبريدج، وهو الذي حلل عينات المريض: "لقد رأينا بعض التغيرات الواضحة في الفيروس خلال ذلك الوقت". ويضيف: "رأينا طفرات تشير إلى أن الفيروس يظهر علامات على التكيف، ويتجنب الأجسام المضادة المستخدمة في المعالجة ببلازما النقاهة. كانت هذه هي المرة الأولى التي نرى فيها شيئاً كهذا يحدث لشخص أمامنا مباشرة".

وبعد مرور عام تقريباً على انتشار جائحة كورونا حول العالم، ظهرت قضية الطفرات التي يتحور بها الفيروس لتأخذ حيزا كبيراً من الاهتمام. فقد ظهرت أنواع جديدة من الفيروس قادرة على التفشي بشكل أسرع، ما يستدعي طرح أسئلة لا يمكن تجنبها حول ما إذا كانت الطفرات ستجعل اللقاحات المعتمدة حديثاً أقل فعالية.

وحتى الآن، هناك القليل من الأدلة على ذلك، لكن العلماء بدأوا في دراسة الكيفية التي يمكن أن يتحور بها فيروس كوفيد 19في المستقبل، وإمكانية اتخاذ خطوات استباقية لمكافحته. وفي القسم الأول من سلسلة مكونة من جزأين، نلقي نظرة على ما توصل إليه العلماء حتى الآن.

ومن بين الطفرات التي رصدها غوبتا وزملاؤه، حذف الحمضين الأمينيين المعروفين باسم H69وV70 من بروتين النتوءات الشوكية المحيطة بالفيروس، والتي تلعب دوراً أساسياً في قدرة الفيروس على اختراق الخلايا وإصابتها بالعدوى.

وتبدو الكبسولة الزيتية التي تحيط بمعظم الفيروس مرصعة بهذه الأشواك البارزة إلى الخارج، ما يجعلها تبدو وكأنها تاج عند مشاهدتها عبر المجهر الإلكتروني. وهذا المظهر هو الذي أعطى عائلة الفيروس التاجي اسم "كورونا"، أي التاج باللغة اللاتينية. وهذه الأشواك هي الوسيلة الرئيسية للفيروس للتعرف على الخلايا التي يمكن أن يصيبها بالعدوى كما تساعده على اختراقها.

التعليق على الصورة،

تساعد الجهود العالمية في اختبار عينات كوفيد 19ودراسة مورثاته الجينية في الكشف عن السلاسل الجديدة فور ظهورها

وعندما تفحص غوبتا وفريقه عملية الحذف من البروتين الشوكي عن كثب، توصلوا إلى نتائج مقلقة. يقول غوبتا: "لقد أجرينا بعض تجارب العدوى باستخدام فيروسات اصطناعية، وأظهرت أن طفرة حذف H69 / V70 تزيد من قدرة الفيروس على العدوى بمقدار الضعف". ودفع هذا الباحثين إلى البحث في البيانات الجينية الدولية الخاصة بفيروس كورونا، فوجدوا أن ما يحدث فعلاً هو أمر أكثر إثارة للقلق.

يقول غوبتا: "أردنا أن نعرف ما الذي يحدث في أنحاء العالم، وقد عثرنا على هذه المجموعة واسعة الانتشار من السلالات (حذف H69 / V70 ) في المملكة المتحدة". ويضيف: "عندما نظرنا عن كثب، وجدنا أن هناك تحوراً جديداً من الفيروس تسبب في تفشي المرض بشكل كبير."

وفي الوقت الذي عثروا فيه على هذا الاكتشاف في أوائل ديسمبر/كانون الأول من العام الماضي، كان خبراء الأمراض المعدية في أماكن أخرى في إنجلترا يحاولون جاهدين فهم سبب التزايد السريع في أعداد الإصابات في لندن وجنوب شرق إنجلترا، على الرغم من الإغلاق العام في البلاد. وبدأوا يلاحظون شيئاً غريباً في نتائج اختبارات كورونا التي تجرى على العينات.

وكانت أداة التشخيص الرئيسية لفيروس كوفيد 19 هي اختبارات تفاعل البلمرة المتسلسل (بي سي آر)، والتي تبحث عن آثار المادة الوراثية للفيروس في العينات المفحوصة. وهي تستهدف عادة ثلاثة أجزاء من الفيروس للتأكد من وجود العدوى. لكن الاختبار المتعلق بأحد هذه الأجزاء كانت نتائجه تأتي سلبية وبشكل متزايد على العينات المأخوذة من المناطق التي تشهد ارتفاعاً سريعاً في أعداد الإصابات في إنجلترا، بينما ظلت الاختبارات الخاصة بالجزأين الآخرين فعالة.

وتقول ويندي باركلي، عالمة الفيروسات في إمبريال كوليدج لندن والعضوة في المجموعة الاستشارية لمواجهة تهديدات الفيروسات التنفسية الجديدة والناشئة في المملكة المتحدة، لبي بي سي: "لم تكن تفوتنا أي حالة، لكنه أمر غير عادي أن نرى اثنين من الاختبارات تعمل، في حين لا يعمل الثالث".

وكان جزء الفيروس الذي استهدفه هذا الجزء من اختبار تفاعل البلمرة المتسلسل عبارة عن سلسلة في البروتين الشوكي. وعندما تعمق العلماء في البحث، وجدوا أن الفيروس في هذه العينات قد قام بطفرة (حذف في حمضي H69 و V70 في البروتين)، وهذا ما رصده غوبتا أيضاً- وهذا يعني أن اختبار "بي سي آر" كان يفشل في التقاط آثار الفيروس في بعض الأحيان.

التعليق على الصورة،

النتوءات الشوكية التي ترصع سطح فيروس كوفيد 19 تساعده على اختراق الخلايا، وهي أيضاً أجسام مضادة مستهدفة

إلى جانب هذا التغيير الجيني، وجد الباحثون أيضاً 16 طفرة أخرى غيرت بروتينات الفيروس التي كانوا تمكنوا من ترميزها، بما في ذلك العديد من البروتينات الشوكية. وما اكتشفوه كان سلالة جديدة من الفيروس قامت بطفرات متعددة خلال وقت قصير نسبياً. وأطلقوا عليها اسم B117، وهي السلالة البريطانية الجديدة من الفيروس، والمعروفة أيضاً باسم VOC 202012/01 في عالم تسميات فيروس كورونا المتعددة. وبحلول منتصف يناير/كانون الثاني كانت السلالة الجديدة قد انتشرت في مساحات شاسعة عبر بريطانيا، ووصلت إلى 50 دولة أخرى.

وأدى ظهور النسخة الجديدة، التي يُعتقد أن قدرتها على التفشي أكثر بنسبة من 50 إلى 70 في المئة من فيروس كوفيد 19 الأصلي إلى جانب النسخ التي يتم اكتشافها أيضاً مثل النسختين الجنوب أفريقية والبرازيلية، إلى تسليط الضوء على الكيفية التي يقوم بها فيروس كورونا بالتحور مع استمرار انتشار الوباء. كما آثار مخاوف بشأن استمراره في تطوير طفرات جينية في المستقبل بينما نحاول مكافحته باللقاحات.

يقول مايكل ووروبي، المختص بعلم الأحياء التطوري الفيروسي في جامعة أريزونا: "بالنسبة لي، تبدو هذه بمثابة لمحة عن المستقبل، حيث سنكون في سباق تسلح مع هذا الفيروس، تماماً كما نحن مع الإنفلونزا". ويوضح ووروبي أن لقاح الإنفلونزا يجب تحديثه كل عام جراء تحور الفيروس وتكيفه لتفادي المناعة التي اكتسبها الناس ضده. وإذا أظهر فيروس كورونا قدرات مماثلة، فقد يعني ذلك أن علينا اعتماد خطط مماثلة والعمل على تطوير اللقاحات بشكل منتظم.

ويعتقد كثيرون أن شركات الأدوية يجب عليها أن تكون باشرت بالفعل تطوير لقاحاتها لاستهداف السلالات الجديدة المحورة من فيروس كوفيد -19. لكن هل يمكن لأنماط الطفرات التي يقوم بها فيروس كورونا، ويرصدها العلماء حول العالم، أن تقدم لنا أي مفتاح يساعدنا على معرفة كيفية استمرار الفيروس بالتطور وإنتاج طفرات جديدة؟

وقد رصد بريندان لارسن، طالب الدكتوراه الذي يعمل مع ووروبي في أريزونا، مؤخراً نسخة جديدة من كوفيد 19 منتشرة في ولاية أريزونا تتميز بحذف حمضي H69 / V70 ، وهو الأمر الذي رصد في عدة نسخ جديدة للفيروس.

ويقول لارسن إنه بينما لا تزال هذه النسخة تنتشر بمستوى منخفض نسبيا هناك وفي ولايات أمريكية أخرى، فإن ذلك يشير إلى أن هذه الطفرة تتكرر بشكل مستقل في جميع أنحاء العالم.

ويقدم هذا الحدوث المتكرر للطفرة نفسها في نسخ مختلفة من الفيروس بعض التفسيرات لما يحدث، فنظراً لانتشار الفيروس عبر ملايين الأشخاص، فهذا يعني أنه يواجه ضغوطًا تطورية مماثلة تتسبب في تحوره بطرق معينة.

يقول لارسون: "قد يكون تأثيرها في النهاية طفيف على الأغلب بشكل فردي، لكن كل هذه الطفرات المختلفة مجتمعة قد تجعل من الصعب على جهاز المناعة التعرف على الفيروس". وهذا من شأنه أن يؤدي لاحقاً إلى إصابة مزيد من المرضى بالفيروس مرتين، كما يقد يعني أن اللقاحات ستكون بحاجة إلى التغيير والتحديث.

ويضيف ووروبي: "حتى المقدار الصغير نسبياً من قدرة الفيروس على تفادي الجهاز المناعي يمكن أن يؤدي إلى أن تكون مناعة القطيع أمراً صعب التحقيق".

التعليق على الصورة،

الجهود المبذولة لكشف النسخ الجديدة من فيروس كوفيد 19 في البرازيل تشمل فحص عينات من مياه الصرف الصحي في مدن مثل بيلو هوريزونتي

كما رصد باحثون في إلينوي مؤخراً نسخة متحورة جديدة من فيروس كورونا تسمى20CUS ، تحتوي على عدد من الطفرات الفريدة والمحددة التي قد تغير قدرة الفيروس على مضاعفة نفسه بمجرد دخوله للخلايا البشرية. كما أنها تتميز بطفرة قريبة من موقع مستقبلات الخلية القريب من البروتين الشوكي في فيروس كورونا والذي يعتقد أنه كان حاسما في السماح للفيروس بالانتقال إلى البشر في نهاية عام 2019.

ويسمح هذا الموقع، الذي يسمى موقع انشقاق الفيورين، للفيروس باختطاف إنزيم مهم في الخلية البشرية، ما يؤدي إلى كشف التسلسلات الخفية التي تساعده على الارتباط بشكل أكثر إحكاماً بخلايا الجهاز التنفسي في الجسم البشري إلى جانب خلايا أخرى. ويقول الباحثون إن طفرة قريبة من هذا الموقع يمكن أن تغير هذا السلوك بشكل أكبر.

ويقول الباحثون الذين أجروا هذه الدراسة إن النسخة 20CUS تنتشر بسرعة في أنحاء الولايات المتحدة منذ يونيو/حزيران الماضي، وهم يتوقعون أن تصبح قريباً البديل الأمريكي السائد لكوفيد 19.

كما رصد علماء في جامعة مانيتوبا في مدينة وينيبيغ الكندية، مؤخراً متغيرين ناشئين من فيروس كورونا ينتشران حول العالم ويرتبطان بـ "معدلات وفيات عالية" مقارنة بالنسخة الأصلية للفيروس. ويتميز أحدهما بطفرة تسمى V1176F في بروتين النتوءات الشوكية، وهي تحدث إلى جانب طفرة أخرى تسمى D614G.

ويشير الحرف الأول في أسماء هذه الطفرات إلى الحمض الأميني الذي تم استبداله، في حين يشير العدد إلى موقعه على البروتين، أما الحرف الأخير فهو الحمض الأميني الجديد الذي ظهر في ذلك الموقع.

وكانت طفرة D614G ظهرت في أوروبا في وقت مبكر نسبياً من انتشار الوباء، وتسببت في زيادة كبيرة في كميات الفيروس التي يطلقها المصابون، ما ساعد على تفشيه بسرعة أكبر. ويقول الباحثون الكنديون إن إضافة طفرة V1176F من شأنها إحداث مزيد من التغيير في سلوك الفيروس، وقد ظهرت بشكل مستقل في عدة دول، وهو ما يشير إلى أنها تمنح الفيروس ميزات تفيده.

وظهرت النسخة المتحورة الأخرى للفيروس بسرعة في أستراليا، وتحمل طفرة S477N، التي يبدو أنها زادت من قدرة الفيروس على الارتباط بالخلايا البشرية.

وحذر الباحثون من أن هاتين الطفرتين الجديدتين "قد تشكلان مصدراً لمخاوف كبيرة بالنسبة للصحة العامة في المستقبل" في حال استمرارهما في الانتشار ومنحهما الفيروس ميزات جديدة. وأضافوا أن كوفيد 19 يبدو أنه "يتطور بشكل غير عشوائي، وأن متغيرات ناشئة ذات قوة أكبر تتشكل في المضيف البشري ويمكنها أن تنتشر بسهولة بين الناس".

التعليق على الصورة،

هناك مخاوف من أن يتمكن فيروس كوفيد 19 من التكيف بطرق معينة بحيث تصبح اللقاحات الجديدة أقل فعالية في مكافحته

ولم تكن علامات التكيف التي تظهر لدى الفيروس مفاجئة بالنسبة للعلماء. فاستخدام اللقاحات والعلاجات يؤدي إلى قيام معظم الفيروسات والبكتيريا المسببة للأمراض بتطوير طرق لتفادي تأثيرها لكي تتمكن من الاستمرار في الانتشار والتسبب بالعدوى. والفيروسات التي تطور طفرات مقاومة للعلاجات أو يمكنها تفادي جهاز المناعة، ستتمكن من الصمود لفترة أطول وتتكاثر، وبالتالي تنشر مادتها الجينية.

وتقول كارولين ويليامسون، رئيسة قسم علم الفيروسات في جامعة كيب تاون: "لا أرى سبباً لتكون هذه العملية التطورية الانتقائية مختلفة في جائحة مثل فيروس كورونا مقارنةً بوباء آخر يمكن احتوائه جغرافياً". وتضيف ويليامسون، التي كانت من بين الباحثين الذين رصدوا النسخة الجنوب أفريقية سريعة الانتشار من فيروس كوفيد -19 في ديسمبر/كانون الأول الماضي: "يمكن للمرء أن يتكهن بأن تعرض الفيروس لضغوط مختلفة في مناطق مختلفة من العالم، إضافة إلى تفشيه السريع، سيقود إلى رؤية هذه الخصائص التي تعطيه مزايا إضافية تظهر بسرعة أكبر".

بالطبع، يمكن أن تكون هناك نسخ أخرى من كوفيد 19 مثيرة للقلق ومتفشية في مجتمعات لا تتوفر فيها سبل رصد الطفرات الجينية للفيروس. يقول لارسون: "لو ظهرت سلالات جديدة في بلد لا توجد فيه مقدرات كافية على تتبع الخارطة الجينية للفيروس، فقد تكون هذه مشكلة حقيقية".

وفي الصين، استخدم فريق من العلماء فيروسات اصطناعية لاختبار الطفرات التي تحدث في بروتين النتوءات الشوكية والتي يمكن أن تجعل الفيروس مقاوماً للأجسام المضادة المأخوذة من دم المرضى المتعافين من إصابة بفيروس كورونا. ووجد العلماء أن خمس طفرات ظهر لديها ارتفاع في المقاومة، لكن طفرة واحدة على وجه الخصوص وهي N234Q ارتفع مستوى مقاومتها للأجسام المضادة بشكل كبير ولافت للأنظار. إلا أن هذا التغير الملحوظ لم يظهر حتى الآن في أي من السلالات الجديدة المثيرة للقلق والمنتشرة حول العالم.

ومع ذلك، لم تخل نتائج هذه الدراسة من بعض الأمل، إذ أن تحديد هذه الطفرات والتحورات قد يكون مفيداً في تطوير لقاحات مستقبلية.

لقد فقد أكثر من مليوني شخص حياتهم بسبب كوفيد-19 حتى الآن، ومن بينهم الرجل المسن الذي حاول زملاء غوبتا إنقاذه في مستشفى أدينبروكس والذي كان يعاني من سرطان الغدد الليمفاوية.

يقول غوبتا: "لقد شُخصت حالته كمريض سرطان في المرحلة النهائية، لكنه تمكن من الصمود على قيد الحياة لمدة 10 سنوات قبل أن يظهر كوفيد-19".

يمكنك قراءة الموضوع الأصلي على BBC Future