دراسة تكشف عن الوتيرة التطورية لطفرات SARS-CoV-2

اوضح سيباستيان دوشين، باحث الأمراض المعدية من معهد بيتر دوهرتي للعدوى والمناعة في أستراليا تميّز الجدول الزمني لوباء “كوفيد-19” بسلسلة من الموجات الكارثية.
وقال : “ما كنا نراه مع متحورات SARS-CoV-2، وخاصة المثيرة للقلق، هو أنها خضعت للعديد من الطفرات أكثر مما كنا نتوقعه في ظل الوتيرة التطورية العادية لفيروسات كورونا المماثلة”.
وتميل الفيروسات إلى التحور بوتيرة ثابتة نسبيا، وربما يستغرق الأمر عاما أو أكثر حتى يظهر متحور فيروسي جديد. لكن يبدو أن فيروس كورونا لا يلتزم بهذا التقويم. وهذه هي الطريقة التي يمكن أن يحدث بها التطور الفيروسي بالطبع. لكن SARS-CoV-2 يعد فيروسا ناجحا وخطيرا بشكل غير عادي.
ويقول دوشين: “ظهر متحور دلتا، على سبيل المثال، في غضون ستة أسابيع فقط من شكل أسلافه”.

وفي دراسة جديدة، سعى دوشين وزملاؤه الباحثون إلى التحقيق من أين يأتي هذا الإطار الزمني المتسارع بشكل كبير.
وحللوا بيانات تسلسل جينوم SARS-CoV-2 لفحص كيفية ظهور المتحورات المثيرة للقلق (المركبات العضوية المتطايرة، السلالات الأكثر ضراوة وضررا) قد تكون مرتبطة بالتغيرات في معدل استبدال الفيروس: المعدل الذي تظهر فيه الطفرات الجديدة في الشيفرة الوراثية للعامل الممرض.
ووفقا للباحثين، يشير معدل الاستبدال لـ SARS-CoV-2 إلى أن الفيروس يراكم تقريبا طفرتين كل شهر.لكن المركبات العضوية المتطايرة هي وحش مختلف، مع متحورات مثل ألفا وبيتا وغاما ودلتا، تكتسب العديد من الطفرات في أطر زمنية قصيرة نسبيا، كل منها يمكن أن يغير أشياء مثل عدوى المتحورات، والقدرة على التكرار،وما إلى ذلك.
واوضح جون تاي، باحث في المعلوماتية الحيوية في معهد دوهرتي، أن “العدد الهائل من الطفرات التي لوحظت في هذه المركبات العضوية المتطايرة الأربعة أعلى بكثير مما هو متوقع في ظل التقديرات التطورية للنيوكليوتيدات لمعدل تطور SARS-CoV-2”.
ووفقا للفريق، فإن سر الطفرة المتسارعة للمركبات العضوية المتطايرة ليس ظاهرة مستمرة، بل شيء يبدو أنه يحدث مؤقتا في تطور الفيروس، ويحدث قبل وقت قصير من ظهور المتحورات.
وكتب الفريق: “وجدنا دليلا مقنعا على أن الزيادات العرضية، بدلا من طويلة المدى، في معدل الاستبدال تدعم ظهور المركبات العضوية المتطايرة”. والمعدل المتزايد للبدائل أعلى بحوالي أربع مرات من تقدير معدل التطور في SARS-CoV-2، لكن التحليل يشير إلى أن تراكم الطفرات يحدث في انفجار مضغوط: ربما أقصر من أربعة أسابيع لمتحور بيتا، وستة أسابيع لمتحور دلتا.واستغرقت المتحورات الأخرى وقتا أطول، حيث يُعتقد أن متحور جاما تطور على مدار 17 أسبوعا، بينما تطلب ألفا 14 أسبوعا.
ويقول الباحثون إن ظهور المركبات العضوية المتطايرة ربما يكون مدفوعا بالانتقاء الطبيعي ويمكن أن تشمل العوامل الأخرى ذات الصلة العدوى لدى السكان غير الملقحين – والتي قد تمكّن الفيروس من الانتشار والتطور بسهولة أكبر – والعدوى المستمرة في أفراد معينين، مثل المرضى الذين يعانون من نقص المناعة، ما قد يؤدي أيضا إلى تغيير الديناميكيات الفيروسية.

وبالنسبة لماذا يبدو أن المصابين بكوفيد-19 من صغار السن يحملون شكلا من المناعة من فيروس كورونا المستجد؟

يقول كيفان هيرولد، أستاذ علم الأحياء المناعي والطب الباطني في جامعة ييل الأميركية، إنه لفهم سبب المناعة الأقوى للأطفال ضد Covid-19، مقارنة بالبالغين، “عليك أن تتخيل جهاز المناعة كحصن من العصور الوسطى.

الاستجابة الفطرية، التي تشمل المخاط في الأنف والحلق يساعد على حبس الميكروبات الضارة، ويشبه الخندق المائي، مما يبعد المهاجمين”.
وتشمل المناعة الفطرية أيضا البروتينات والخلايا التي تحفز الاستجابة المناعية الأولية للجسم، ويشبههم هيرولد بقذائف المدفعية، التي يتم إطلاقها عندما يبدأ العدو في الغزو.
أما خط الدفاع الثاني، هو الجهاز المناعي التكيفي، الذي يشمل الخلايا التائية (T cells) والخلايا البائية (B cells)، وتتطلب استجابة الجهاز المناعي التكيفي وقتا أطول، لكنه قادر على أن يتذكر نقاط ضعف معينة في “الغزاة السابقين”، وفقا للدكتور هيرولد، الذي يضيف للصحيفة الأميركية “اعتبرهم كجنود يستعدون للمعركة داخل القلعة”.
وبينما لا تمتلك المناعة الفطرية نفس النوع من الذاكرة، بل تعتمد على الأنماط المرتبطة بالميكروبات الضارة بشكل عام، فقد كشف علماء المناعة أن أجهزة المناعة لدى الأطفال لديها مستويات أعلى من بعض الجزيئات الفطرية وزيادة الاستجابات الفطرية مقارنة بالبالغين.
ويعتقد الخبراء، بما في ذلك الدكتور هيرولد وزوجته، بيتسي هيرولد، أخصائية الأمراض المعدية للأطفال في مستشفى الأطفال في برونكس الأميركية، أن هذا أمر أساسي لمساعدة الأطفال على محاربة فيروس كورونا المستجد بشكل أفضل.
وبعد انتشار كوفيد-19 بصورة واسعة عبر ولاية نيويورك في أوائل عام 2020، شرع هيرولد وزوجته في معرفة سبب وجود عدد أكبر من البالغين في المستشفيات مقارنة بالأطفال. وبرفقة باحثين آخرين، بدأوا دراسات تبحث في أجهزة المناعة لدى الأطفال. وانطلقوا بدراسة ما يعرف باسم “السيتوكينات”، وهي بروتينات صغيرة تنتجها مجموعة من الخلايا وتساعدها على التواصل مع بعضها البعض.
ووجدوا أن اثنين من السيتوكينات المهمة للاستجابة المناعية الفطرية أقل انتشارا في دماء كبار السن مقارنة بالأشخاص الأصغر سنا، وفقا لما قالته بيتسي هيرولد لصحيفة “وول ستريت جورنال”، مضيفة “في هذه النقطة بدأنا نرى أن استجابة فطرية قد تكون في مرحلة التطور”.
وتشير الباحثة في معهد بيتر دوهرتي للعدوى والمناعة في ملبورن الأسترالية، آمي تشونج، إلى أن نقص الذاكرة المناعية بالنسبة للبالغين قد يمنح الأطفال أيضًا ميزة في محاربة فيروس “سارس- كوف-2” (كورونا المستجد).
فبعد أن عرّضت دماء الأشخاص الأصحاء لفيروس كورونا الوبائي، وجدت تشونغ وزملاؤها أن كبار السن الأصحاء لديهم استجابات قوية للأجسام المضادة الموجودة مسبقًا لـ “كوفيد-19″، وذلك على الأرجح لأنهم تعرضوا مرات عديدة لفيروسات كورونا الأخرى، مثل تلك الأكثر شيوعا، والتي تسبب نزلات البرد.
وتقول تشونج إن الأطفال، من ناحية أخرى، ليست لديهم استجابة قوية للأجسام المضادة الموجودة مسبقا، لأنهم تعرضوا بشكل أقل للفيروسات الأخرى.
ورغم أن هذا قد لا يبدو شيئا جيدا، إلا أنه في هذه الحالة يمنح ميزة، فعندما يواجه الأطفال فيروس كورونا المستجد، فإن أجسامهم تهاجم الأجزاء الأساسية من الفيروس على الفور.أما كبار السن فإن أجهزتهم المناعية تستهدف الأجزاء من الفيروس التي تعد مألوفة لها، وتوضح تشونغ: “هذه الأجزاء لا تعد أساسية في وقف انتشار الفيروس” في أجسامهم.
قالت بيتسي هيرولد إن بعض الأطفال يحتاجون إلى دخول المستشفى بسبب إصابتهم بالمرض، وبعضهم لا يزال يعاني من الأعراض بعد فترة طويلة من التخلص من الفيروس. كما يتعرض الأطفال أيضا لخطر الإصابة بـ “متلازمة التهاب الأجهزة المتعددة” (multisystem inflammatory syndrome)، وهي حالة نادرة يمكن أن تحدث عند الأطفال بعد عدة أسابيع من الإصابة بعدوى كوفيد-19، ويمكن أن تؤدي إلى تلف الأعضاء أو حتى الموت.
وتقول هيرولد: “الحاجز الفطري ليس وقائيًا بنسبة 100 في المئة”، مضيفة أنه في حين أن هذه الحماية قوي ، إلا أن كوفيد-19، لا يزال يمثل مخاطر على الأطفال بما في ذلك احتمال استمرار الأعراض، أو ما يعرف اسم “كوفيد طويل الأمد”.