مشخصات یک قاتل؛ زیست شناسی پیچیده ای که به کرونا یاری می نماید - جعبه مهر

در سال 1912، دامپزشکان آلمانی از پیدا شدن یک گربه تب دار با شکم بسیار متورم دچار تعجب شدند. تصور می گردد که این اولین نمونه گزارش شده از قدرت بیماری زای یک کروناویروس است. دامپزشکان آن موقع این نوع ویروس را نمی شناختند، اما کروناویروس ها به برونشیت مرغ ها و روده خوک ها در آن دوران یورش می بردند و بسیاری از آن ها را به کام مرگ می کشاندند.

ارتباط این پاتوژن ها تا دهه 1960 که محققان در انگلستان و ایالات متحده، دو ویروس را با ساختار های تاج دار شناسایی کردند که باعث سرماخوردگی در انسان می شد، پنهان ماند. دانشمندان به زودی متوجه شدند ویروس های شناسایی شده در حیوانات بیمار، دارای ساختار کاملاً محکم یکسان و پروتئین های برجسته هستند. زیر میکروسکوپ های الکترونیکی، این ویروس ها شبیه به تاج خورشیدی (گلوله ای پوشیده از خار) به نظر می رسیدند که همین امر باعث شد محققان در سال 1968 اصطلاح کروناویروس ها coronaviruses را برای کل این گروه به دست آورند.

این خانواده از ویروس ها، قاتلانی پویا بودند: کروناویروس سگ می تواند به گربه ها آسیب برساند و ویروس گربه ها قادر است روده های خوک را ویران کند. محققان تصور می کردند که کروناویروس ها فقط می تواند علائم خفیفی در انسان ایجاد کند، تا اینکه شیوع سندرم حاد تنفسی حاد (SARS) در سال 2003 نشان داد که این ویروس های همه کاره، چگونه به راحتی می توانند باعث از بین رفتن انسان ها شوند.

اکنون، در حالی که تعداد کشته شدگان ناشی از بیماری همه گیر COVID-19 رو به برتری می رود، محققان کوشش می نمایند تا حد ممکن در مورد زیست شناسی جدیدترین کروناویروس موسوم به SARS-CoV-2، جزئیات بیشتری کشف نمایند. معینات این قاتل در حال شناسایی است و دانشمندان در حال آنالیز این مسئله هستند که این ویروس چگونه مجموعه ای از سازگاری ها را تکامل داده است و تبدیل به قاتلی بسیار کشنده تر از سایر ویروس هایی شده که انسان تا به امروز با آن روبرو شده است. بر خلاف دیگر کروناویروس های مشابه، SARS-CoV-2 می تواند به راحتی در چندین نقطه به سلول های انسانی حمله کند، هرچند که اهداف اصلی ریه ها و گلو است. شواهد ژنتیکی همچنین نشان می دهد که احتمالاً این ویروس ده ها سال است که در طبیعت پنهان شده است.

اما هنوز ناشناخته های مهم بسیاری در مورد این ویروس وجود دارد. از جمله اینکه این ویروس دقیقاً چگونه می کُشد، آیا میزان کشندگی آن ممکن است کم یا زیاد گردد و یا اینکه این ویروس می تواند اطلاعاتی درباره شیوع احتمالی کروناویروس بعدی به ما نشان دهد. اندرو رامبوت که در رشته تکامل ویروسی در دانشگاه ادینبورگ انگلستان تحصیل می نماید، می گوید: هنوز چیز های زیادی برای دانستن وجود دارد.

یک خانواده بدنام

از بین ویروس هایی که به انسان حمله می نمایند، کروناویروس ها نسبتاً عظیم هستند. با قطر 125 نانومتر، آن ها همچنین برای ویروس هایی که از RNA برای تکثیر استفاده می نمایند، نیز نسبتاً عظیم هستند. اما کروناویروس ها واقعاً از نظر ژنوم بسیار متمایز هستند. با 30000 کد ژنتیکی، کروناویروس ها دارای بیشترین ژنوم در میان کلیه ویروس های RNA هستند. ژنوم آن ها بیش از سه برابر ویروس HIV و هپاتیت C. و بیش از دو برابر آنفولانزا است.

کروناویروس ها همچنین از معدود ویروس های RNA با مکانیسم تصحیح ژنومی هستند که ویروس را از جهش هایی که می تواند باعث تضعیف آن گردد، حفظ می نماید. در واقع همین توانایی است که باعث شده آنتی ویروس های رایجی مانند ریباویرین، که می توانند ویروس هایی مانند هپاتیت C. را خنثی نمایند، قادر نباشند SARS-CoV-2 را متوقف نمایند. در اصل این دارو ها با ایجاد جهش، ویروس ها را تضعیف می نمایند، اما کروناویروس ها با این مکانیسم تصحیح می توانند این تغییرات را از بین ببرند.

جهش ها می توانند مزایایی را برای ویروس ها به همراه داشته باشند. آنفلوانزا سه بار بیش از کروناویروس ها جهش می یابد، سرعتی که باعث می گردد به سرعت تکامل یافته و از واکسن ها بگریزد. اما کروناویروس ها ترفند ویژه ای دارد که به آن ها پویایی کشنده ای می بخشد: آن ها غالباً نوترکیب می شوند و تکه های RNA خود را با سایر کروناویروس ها عوض می نمایند. به طور معمول، تبادل و تعامل مشابه میان دو ویروس مشابه بی معنی است، اما رامبوت می گوید هنگامی که دو کروناویروس هم خانواده، اما دور در یک سلول به سر می برند، نوترکیبی ژنی می تواند به نسخه های قابل ملاحظه ای منجر گردد که قادر است انواع سلول ها را آلوده نموده و به گونه های دیگر پرش کند.

نوترکیبی ژنی اغلب در خفاش ها اتفاق می افتد که دارای 61 ویروس شناخته شده هستند که می توانند انسان ها را آلوده نمایند. در بعضی موارد ویروس ها به خفاش ها آسیب نمی رسانند و چندین نظریه نیز وجود دارد که چرا سیستم ایمنی خفاش ها می توانند با این مهاجمان مقابله نمایند. مقاله ای که در ماه فوریه منتشر شده استدلال می نماید که سلول های خفاش آلوده به ویروس ها به سرعت سیگنالی را منتشر می نمایند که باعث می گردد سلول ها بتوانند بدون کشتن، میزبان ویروس باشند.

تخمین ها برای تولد اولین کروناویروس نیز متفاوت است و از 10000 تا 300 میلیون سال پیش، در نوسان است. دانشمندان اکنون از وجود ده ها گونه کروناویروس آگاهی دارند که هفت مورد آن ها انسان را آلوده می نماید. از بین چهار گونه کروناویروسی که باعث سرماخوردگی می شوند، دو گونه OC43 و HKU1 از جوندگان و دو مورد دیگر یعنی 229E و NL63 از خفاش ها به وجود آمده اند. سه مورد بیماری شدید سارس SARS-CoV، سندرم تنفسی خاورمیانه MERS-CoV و کرونا SARS-CoV-2 همه از خفاش ها ناشی شده اند. اما دانشمندان فکر می نمایند که معمولاً یک واسطه وجود دارد، یعنی حیوانی که توسط خفاش ها آلوده شده و سپس ویروس را به انسان منتقل نموده است. در مورد SARS، واسطه اصلی گربه زباد ها بودند که در بازار های حیوانات زنده در چین به فروش می رسد.

منشأ SARS-CoV-2 هنوز هم یک سوال بی پاسخ باقی مانده است. محققان می گویند، این ویروس در 96 ٪ از مواد ژنتیکی خود را با ویروس موجود در خفاش غار یوننان چین، مشترک است و همین امر برای بسیاری استدلال قانع نماینده ای است تا این ویروس را ناشی از خفاش ها بدانند. اما در این میان یک تفاوت اساسی وجود دارد. پروتئین سنبله کروناویروس ها دارای واحدی به نام دامنه اتصال گیرنده است که برای پیروزیت آن ها در ورود به سلول های انسانی، بسیار مهم است. دامنه اتصال SARS-CoV-2 خصوصاً کارآمد است و از نظر عملکرد با ویروس خفاش یوننان تفاوت دارد که به نظر می رسد افراد را آلوده نمی نماید.

بیشتر بخوانید:

مقصر بیماری کرونا ما هستیم نه پنگولین ها!

(تصاویر) بازار های مرطوب چین آنگونه نیست که تصور می کنیم!

یک آنالیز دیگر در مورد جانوری به نام پنگولین، نشان داد که دامنه اتصال یک نوع کروناویروس موجود در بدن این جانور با گونه انسانی آن مشابهت دارد. اما بقیه کروناویروس های موجود در بدن این جانور تنها 90 درصد مشابهت ژنتیکی نشان داد، بنابراین بعضی محققان فرضه واسطه بودن این جانور را رد کردند. در واقع جهش و نوترکیبی ژنی این ویروس، کوشش برای ترسیم یک نمودار خانوادگی از این ویروس ها را پیچیده می نماید.

اما مطالعات منتشر شده طی چند ماه گذشته، که هنوز مورد بازبینی قرار نگرفته اند، نشان می دهند که SARS-CoV-2 -یا یک نمونه بسیار مشابه - ده ها سال است که در بعضی از حیوانات پنهان شده است. طبق مقاله ای که در ماه مارس به صورت آنلاین منتشر شده، صفات کروناویروس منتهی به SARS-CoV-2، بیش از 140 سال پیش از یک نمونه ای که امروزه در پنگولین ها مشاهده شده، جدا شده است. سپس، در 40-70 سال پیش، اجداد SARS-CoV-2 از گونه خفاش جدا شدند و دامنه اتصال گیرنده مؤثر را که در اجدادشان وجود داشت، در SARS-CoV-2 باقی ماند.

راسموس نیلسن، زیست شناس تکاملی می گوید این نتایج یک سابقه خانوادگی طولانی با تعداد زیادی شاخه های کروناویروس در خفاش ها و احتمالاً پنگولین هایی را نشان می دهد که حامل همان دامنه اتصال کشنده به عنوان SARS-CoV-2 هستند. مواردی که ممکن است توانایی های مشابهی برای ایجاد بیماری همه گیر داشته باشند. این دانشگاه کالیفرنیا می افزاید: احتیاج به نظارت مستمر و افزایش هوشیاری نسبت به ظهور گونه های ویروسی جدید به وسیله انتقال جانوری وجود دارد.

دو درب باز

اگرچه کروناویروس های شناخته شده انسانی می توانند بسیاری از انواع سلول ها را آلوده نمایند، اما همه آن ها به طور عمده باعث عفونت های تنفسی می شوند. تفاوت در این است که چهار گونه ویروسی که باعث سرماخوردگی می شوند به راحتی به دستگاه تنفسی فوقانی حمله می نمایند، در حالی که MERS-CoV و SARS-CoV در این منطقه پیروز نیستند و بیشتر در آلوده کردن سلول های ریه مهارت دارند.

متاسفانه، SARS-CoV-2 می تواند هر دو منطقه (دستگاه تنفسی فوقانی و ریه) را به راحتی آلوده کند. شو یوآن شیائو، آسیب شناس در دانشگاه شیکاگو می گوید: این امر آزادی عمل بیشتری به ویروس می دهد تا فرد را آلوده کند. در واقع این ظرفیت های مختلف ممکن است شرح دهد که چرا افراد مبتلا به COVID-19 چنین تجربیات متفاوتی دارند. این ویروس می تواند در گلو یا بینی آغاز گردد، سرفه ایجاد نموده و حس بویایی و چشایی را مختل کند و بعد ماجرا به همان جا ختم گردد. یا ممکن است راه خود را به سمت ریه ها بچرخاند و بدن را ناتوان کند. استنلی پرلمن، متخصص ایمونولوژیست در دانشگاه آیووا، می گوید: اینکه چگونه این ویروس به ریه ها می رسد، واقعاً معلوم نیست. آیا سلول به سلول پیش می رود یا به وسیله نوعی شسته شدن منتقل می گردد، هنوز دانسته نیست.

کلمنس مارتین ونتنر، یک پزشک بیماری عفونی در کلینیک مونیخ آلمان، می گوید این ممکن است یک مشکل سیستم ایمنی باشد که باعث می گردد ویروس به ریه ها نفوذ کند. بیشتر افراد آلوده آنتی بادی های خنثی را ایجاد می نمایند که متناسب با سیستم ایمنی بدن هستند تا با ویروس پیوند خورده و از ورود آن به سلول جلوگیری نمایند. ونتنر می گوید، اما به نظر می رسد بعضی از افراد قادر به ساختن چنین آنتی بادی هایی نیستند. به همین دلیل است که بعضی افراد، بعد از یک هفته علائم خفیف، بهبود می یابند، در حالی که بعضی دیگر به عفونت ریوی حاد مبتلا می شوند. با این حال ونتنر معتقد است که ویروس همچنین می تواند سلول های گلو را دور بزند و مستقیماً وارد ریه ها گردد. در این صورت بیماران ممکن است بدون علائم خفیف معمول مانند سرفه یا تب، ذات الریه نمایند. به عبارت بهتر داشتن این دو ویژگی، به این معنی است که SARS-CoV-2 می تواند روش انتقال ویروس های سرماخوردگی را با قدرت کُشندگی ویروس های MERS-CoV و SARS-CoV ترکیب کند.

توانایی ویروس در عفونت و فراوری مثل فعال در دستگاه تنفسی فوقانی با توجه به اینکه گونه هم خانواده ژنتیکی نزدیک آن یعنی، SARS-CoV، فاقد این توانایی است، جای تعجب دارد. در ماه گذشته، ونتنر نتایج آزمایشی را منتشر کرد که در آن تیم وی با آنالیز ویروس در گلوی بیمار مبتلا به COVID-19، نشان داد که ویروس قادر بوده در همانجا به طور جدی فراوری مثل و عفونت ایجاد کند. SARS-CoV-2 حتی قبل از آغاز علائم می تواند ذرات ویروسی را از گلو به درون بزاق بریزد و این موارد می توانند به راحتی از فرد به فرد دیگر منتقل شوند. SARS-CoV در ساخت چنین پرشی بسیار کمتر پیروز بود و فقط وقتی علائم بیمار کاملاً بود بود، امکان پرش آسان تر می شد.

این اختلافات باعث سردرگمی بعضی پیرامون قدرت کُشندگی SARS-CoV-2 شده است. بعضی از کارشناسان و گزارش های رسانه ای کُشندگی آن را کمتر از SARS-CoV توصیف می کردند، زیرا تنها باعث کشته شدن حدود 1 ٪ از افراد آلوده می شد، در حالی که SARS-CoV تقریباً ده برابر این میزان را کشته است. اما پرلمن می گوید که این روش نادرستی برای آنالیز میزان کُشندگی SARS-CoV-2 است. در واقع عفونت در بسیاری از افراد آلوده به ریه ها پیشرفت نمی نماید و اگر این اتفاق رخ بدهد به همان میزان ویروس های کشنده هم خانوده خود، مرگ و میر ایجاد خواهد نمود.

SARS-CoV-2 مانند SARS-CoV و آنفلوانزا، آلوئول ها- کیسه های ریز در ریه ها که اکسیژن را به جریان خون می رسانند - آلوده و از بین می برد. با جدا شدن سد سلولی که این کیسه ها را از رگ های خونی جدا می نماید، مایع حاصل از عروق در آن نشت می نماید و مانع رسیدن اکسیژن به خون می گردد. پاسخ قوی سیستم ایمنی بدن، همه این اختلالات را در بعضی از بیماران ترمیم می نماید، اما واکنش بیش از حد سیستم ایمنی بدن می تواند آسیب بافت را بدتر کند. اگر التهاب و آسیب بافت خیلی شدید باشد، ریه ها هرگز بهبود نمی یابند و فرد می میرد یا با ریه های آسیب دیده به حیات خود ادامه می دهد.

مانند SARS-CoV، MERS-CoV و کروناویروس های حیوانات، آسیب به ریه ها متوقف نمی گردد. یک عفونت SARS- CoV-2 می تواند یک واکنش ایمنی بیش از حد -موسوم به طوفان سیتوکین- را ایجاد کند که می تواند منجر به نارسایی اندام های متعدد و حتی مرگ گردد. این ویروس همچنین می تواند روده، قلب، خون، اسپر، چشم و احتمالاً مغز را نیز آلوده کند. گوان وی وی، متخصص مغز و اعصاب در انستیتوی سلامت تنفسی گوانجو می گوید: آسیب به کلیه، کبد و طحال مشاهده شده در افراد مبتلا به COVID-19 نشان می دهد که ویروس می تواند در خون گردش کند و اندام ها یا بافت های مختلفی را آلوده کند. گوان می گوید در واقع ویروس ممکن است بتواند اندام های مختلفی را در هر کجا که خون رسانی به آنجا انجام می گردد، آلوده کند.

سنبله های جادویی

SARS-CoV-2 برای ورود به سلول ها به طور منحصر به فردی مجهز است. هر دو SARS-CoV و SARS-CoV-2 با استفاده از ACE2 متصل می شوند، اما دامنه اتصال گیرنده SARS-CoV-2 عملکرد بسیار بهتری دارد. نکته جالب تر این است که به نظر می رسد SARS-COV-2 از آنزیم فورین میزبان برای ترشح پروتئین سنبله ویروسی استفاده می نماید. محققان می گویند این نگران نماینده است، زیرا این آنزیم در دستگاه تنفسی به وفور یافت می گردد و در سراسر بدن وجود دارد. دانشمندان معتقدند که درگیر شدن فورین می تواند شرح دهد که چرا SARS-CoV-2 در پرش از سلول به سلول، شخص به شخص دیگر و احتمالاً حیوان به انسان بسیار خوب است. رابرت گری، ویروس شناس دانشگاه تولون نیواورلئان، تخمین می زند که این ویژگی به SARS-CoV-2، 100 تا 1000 برابر بیشتر از SARS-CoV توان می دهد که وارد ریه ها گردد. او می گوید: وقتی دیدم SARS-CoV-2 دارای محل برش است، آن شب خیلی خوب نخوابیدم. در واقع مجموعه چگونگی اتصال و ایجاد برش توسط ویروس عظیمترین معمای این بیماری است. اگرچه ویروس احتمالاً آن را به وسیله نوترکیب شدن انجام می دهد، اما این مجموعه خاص هرگز در هیچ گونه کروناویروس دیگری دیده نشده است.

آخر این بازی

بعضی محققان امیدوارند که ویروس با گذشت زمان به وسیله سلسله جهش هایی که آن را با ماندگاری در انسان سازگار می نماید تضعیف می گردد. اما محققان هنوز هیچ علامتی از چنین تضعیفی دریافت ننموده اند و این احتمالاً به دلیل مکانیسم ترمیم ژنتیکی کارآمد ویروس است. گائو دیین از دانشگاه سون یات سن گوانجو، می گوید: ژنوم ویروس COVID-19 بسیار پایدار است و من هیچ تغییری در بیماری زایی ناشی از جهش ویروس نمی بینم رامبوت نیز شک دارد که ویروس با گذشت زمان خفیف تر گردد و میزبان خود را نیز راحت کند. او می گوید: این ویروس اینگونه عمل نمی نماید. تا زمانی که بتواند سلول های جدید را با پیروزیت آلوده، فراوری مثل و انتقال به سلول های جدید را انجام دهد، عملکرد آن تغییری نخواهد نمود.

اما بعضی دیگر فکر می نمایند که فرصت برای نتیجه گیری بهتر وجود دارد. به گفته کلاوس استور، رئیس بخش تحقیقات و اپیدمیولوژی سارس سازمان بهداشت دنیای، می توان آنتی بادی هایی را ارائه کرد که حداقل حمایت جزئی را ایجاد کند. استور می گوید ایمنی کامل ایجاد نخواهد شد، اما کسانی که از این بیماری بهبود می یابند، دیگر شاهد ابتلا های شدید نخواهند شد. وی می گوید، مکانیسم تصحیح ویروس به این معنی است که این ویروس به سرعت جهش نمی یابد و افرادی که آلوده شده اند، نسبت به آن مصونیت قوی پیدا خواهند کرد.

استور می گوید: تا به امروز محتمل ترین سناریو این است که ویروس در مدت زمان نسبتاً کوتاهی همچنان به گسترش و آلوده سازی بیشتر جمعیت دنیا بپردازد. پس از آن، ویروس احتمالاً برای همواره در جمعیت بشر گسترش خواهد یافت. این امر به مرور مانند دیگر کروناویروس های عامل سرما خوردگی، به مرور تضعیف می گردد و بنابراین دیگر احتیاجی به واکسن هم نیست. آنالیز تاریخی شماری از کروناویروس های خفیف امروزی که منجر به سرما خوردگی می شوند نیز تأییدی بر این مدعاست. اکنون ثابت شده است که بعضی از این کروناویروس ها در گذشته انسان ها را به راحتی به کام مرگ می کشانده اند، اما امروزه کاملاً بی خطر به نظر می رسند.

اما هنوز معین نیست که اتفاق مشابهی برای SARS-CoV-2 رخ می دهد یا خیر. یک مطالعه در میمون ها نشان داد که آن ها آنتی بادی را در برابر SARS-CoV-2 حفظ کردند، اما محققان تنها در 28 روز اول پس از عفونت را گزارش نموده اند، بنابراین معین نیست که این ایمنی چه مدت به طول می انجامد. غلظت آنتی بادی ها در برابر SARS-CoV نیز طی یک دوره دو تا سه ساله به طور قابل توجهی کاهش یافت. اینکه سطح ایمنی پایین آمده برای جلوگیری از عفونت یا کاهش شدت بیماری کافی باشد، هنوز آزمایش نشده است. به نظر نمی رسد که گربه ها، گاوها، سگ ها و مرغ ها در برابر کروناویروس هایی که گاه منجر به مرگ و میر آن ها می گردد، مصونیت داشته باشند.

namasho.com: نماشو، طراحی سایت، سئو، چاپ و طراحی گرافیکی را به ما بسپارید.

منبع: فرارو