همزمان با افزایش نگرانی در مورد ویروس کرونا که سریع تر از قبل در حال انتشار است آزمایشگاه ها در سراسر جهان در حال رقابت هستند تا بیولوژی این ویروس ها را بردارند.
دانشمندان میخواهند بدانند که چرا انواع ویروس های جدید شناسایی شده در انگلستان و آفریقای جنوبی به سرعت در حال گسترش است و ایا ممکن است آنها از قدرت واکسن ها بکاهند یا بر مصونیت طبیعی غلبه کنند و منجر به افزایش عفونت مجدد شوند؟
سوال این است که آیا واکسن بر روی ویروس جدید موثر است؟ برای این سوال از جرمی لوبان که ویروس شناس در دانشگاه پزشکی وورکستر ماساچوست است سوال پرسیده شد و وی گفت :” بسیاری از ما در تلاش برای درک انواع ویروس جدید هستیم و سوالی که میلیون ها دلار می ارزد این است که این مسئله چه تاثیری در اثربخشی واکسن ها خواهد داشت؟”.
اولین نتایج آزمایشگاهی نگران کننده هستند و انتظار می رود بسیاری دیگر از نتایج در روز های آینده متنشر شوند. زیرا محققان در جستوجوی انواع ویروس و جهش های سازنده آنها در مدل های سلولی انسانی و حیوانی در خصوص ویروس های جدید هستند. و آنها را آزمایش کرده و در برابر آنتی بادی های واکسن یا عفونت های طبیعی ازمایش میکنند. پیش چاپی که در هشتم ماه ژانویه منتشر شد نشان داد جهشی که هر دو نوع مشترک دارند فعالیت آنتی بادی های تولید شده توسط افرادی را که واکسن تولید شده فایزر و بیون تک دریافت میکنند را تغییر نمیدهد. به زودی انتظار میرود که داده های مربوط به سایر جهش ها و واکسن ها منتشر شود.
وینت منارچی یک ویروس شناس در واحد پزشکی دانشگاه تگزاس در گالستون است که تیمش در حال آماده سازی برای مطالعه انواع مختلف ویروس است و او میگوید که تا هفته های آینده اطلاعات بیشتری خواهند داشت.
زیست شناسی اساسی
محققان هر دو نوع ویروس کرونا را در اواخر نوامبر و اوایل دسامبر سال دوهزار و بیست از طریق تعیین توالی ژنی مشاهده کردند. تلاش ژنومیک کووید نوزده در سراسر انگلیس مشخص کرد که یک نوع ویروس که پشت سر افزایش تعداد موارد در جنوب شرقی انگلستان و شهر لندن بوده به بقیه انگلستان گسترش یافته است و در ده ها کشور در سراسر جهان شناسایی شده است.
تولیو د اولیویرا و یک تیم سرپرستی متخصص بیوانفورماتیک در دانشگاه کوازولو ناتال در دوربان آفریقای جنوبی یک بیماری همه گیر و با سرعت انتشار سریع را در استان کیپ که در قسمت شرقی این کشور واقع است به یک نوع ویروس کرونای جدید پیدا کردند.
انواع ویروس های کرونا در انگلستان و آفریقای جنوبی به طور مستقل ظهور کردند. اما هردو دارای یک مدل جهش هستند. برخی از آنها مشابه هستند در پروتئین سنبله ویروس کرونا که از طریق آن ویروس سلول های میزبان را شناسایی و آلوده میکنند و به عنوان هدف اصلی پاسخ های ایمنی ما عمل میکنند.
منبع نمودار داده های انجی هینریشس است از دانشگاه کالیفرنیا سانتاکروز و موسسه ژنومیکس و مربوط به ششم ماه ژانویه سال دوهزار و بیست است.
اپیدمیولوژیست ها در حال بررسی رشد نوع b.1.1.7 (همان ویروس جدید که در بالا گفته شد) در انگلستان تخمین زده اند که حدود ۵۰% بیشتر از ویروس های موجود در گردش خون قابل انتقال است. این بینش به دولت انگلستان برای اجرای سومین قرنطینه ی ملی در پنجم ماه ژانویه کمک کرده است.
وندی بارکلی ویروس شناس در کالج امپریال لندن و عضوی از گروهی که به دولت انگلیس در مورد پاسخ به ویروس جدیدb.1.1.7 مشاوره میدهد میگوید که اپیدمیولوژی ایجاد شده راه را به ما تا اینجا نشان داده است و نشان خواهد داد. او همچنین میگوید مهم است که دانشمندان زیست شناسی لایه ها و جزئیات اساسی را تعیین کنند. دانستن اینکه چه خصوصیاتی از ویروس باعث انتقال بیشتر آن میشود به ما این امکان را میدهد تا در مورد تصمیمات سیاست گذاری اطلاعات بیشتری داشته باشیم.
یک چالشی که وجود دارد جدا کردن اثرات جهش هایی است که تبار انگلیس و آفریقای جنوبی را از اقوام نزدیک آنها متمایز میکند. نوع b.1.1.7 دارای ۸ تغییر است که بر پروتئین سنبله و چندین مورد دیگر در ژن ها دیگر تاثیر میگذارد. نمونه ۵۰۱y.v2 آفریقای جنوبی تا ۹ تغییر در پروتئین سنبله دارد. لوبان مبگوید کار کردن در مورد گسترس سریع و سایر خواص برای ما یک چالش بزرگ است و میگوید که فکر نمیکنم یک جهش وجود داشته باشد که تمام ویروس ها از آن استفاده و روی آن حساب کنند!
بارکلی میگوید که بیشتر تمرکز بر روی تغییر در پروتئین سنبله ات که توسط هر دو نژاد مشترک است. به نام n501y که این جهش مربوط به بخشی از سنبله به نام حوزه اتصال گیرنده را تغییر می دهد که روی پروتئین انسانی قفل میشود تا اجازه ی عفونت دهد. بارکلی همچنین میگوید که یک فرضیه در مطالعات قبلی به آن اشره شده است این است که تغییر n501y باعث میشود ویروس با شدت بیشتری به سلول ها متصل شود و باعث آسان تر شدن عفونت می شود.
جهش n501y یکی از چندین جهش هایی است که تیم منارچی صمیم بر آزمایش آن گرفتند. آزمایش بر بروی همستر ها انجام میشود و مدلی میشود برای انتقال sars-cov-2. منارچی بخشی از تیم است که گزارش داد که جهش متفاوت در پروتئین سنبله باعث میشود ویروس ها در مجاری تنفسی فوقانی همستر به مقادیر بیشتری رشد کنند در مقایسه با ویروس هایی که فاقد تغییر هستند.
منارچی میگوید:” این همان چیزی است که من انتظار دارم که با توجه به این جهش ها انجام شود”. اگر اینگونه باشد در این صورت انتقال آن باعث پیشرفت آن خواهد شد. و گزارشی که در اواخر ماه دسامبر منتشر شد از این فرضیه پشتیبانی میکند که sars-cov-2 مواد ژنتیکی بیشتری را در سواب افراد آلوده به نوع b.1.1.7 در مقایسه با افراد آلوده به ویروس های فاقد تغییر n501y پیدا کرده است.
آزمایشات آنتی بادی
با گسترش سریع انواع ویروس تلاش برای مهار گسترش آنها از طریق قرنطینه محدودیت های مرزی و نظارت بیشتر انجام میشود. نگرانی از اینکه این گزینه ها میتوانند پاسخ های ایمنی ناشی از واکسن ها و عفونت های قبلی را تضعیف کنند بر احساس فوریت افزوده است.
جیسون مک للان زیست شناس ساختاری در دانشگاه تگزاس میگوید:” هر دو نوع جهش در مناطقی از پروتئین سنبله وجود دارد که توسط آنتی بادی های ضد خنثی کننده انسداد ویروس شناخته میشوند. این یعنی دامنه اتصال گیرنده و بخشی به نام انترمینال”.
آستبن محققی است که پروتئین های سنبله ویروس کرونا را مطالعه میکند میگوید که این احتمال باعث میشود که آنتی بادی های این مناطق تحت تاثیر جهش ها قرار بگیرند. در نتیجه محققان دانشگاهی و اعضای دولت و تولید کنند واکسن اکنون به صورت شبانه روزی برای حل این سوال کار میکنند. پی یونگ شی یک ویروس شناس در utmb که در حال همکاری با Pfizer (فایزر) برای آنالیز خون از شرکت کنندگان در آزمایش واکسن موفق خود است میگوید:” سرعت انتقال دیوانه کننده است!”.
در پیش چاپ هشتم ماه ژانویه تیم تقیقات تفاوت کمی در قدرت آنتی بادی تولید شده توسط ۲۰ شرکت کننده در برابر ویروس های حامل جهش n501y در مقایسه با ویروس های فاقد تغییر یافتند. این تیم در حال بررسی اثرات جهش های دیگر در انواع مختلف است.
در یک آزمایش مرتبط تیم تحقیقات به سرپرستی منارچی و همکار وی دریافت که جهش ۵۰۱y حداقل بر فعالیت خنثی سازی آنتی بادی ها در سرم بهبودی تاثیر نمیگذارد. (بخشی از خون حاوی آنتی بادی از افرادی که از عفونت کووید بهبود یافنته اند). منارچی این داده ها را در ۲۲ دسامبر در توییتر ارسال کرد و گفت:”این نشان میدهد که جهش ۵۰۱y بعید است ایمنی را تغییر دهد. اما جهش های دیگر ممکن است.”.
مهمترین آنها جهش دیگری در حوزه گیرنده است که تیم د اولیویرا در نوع e484k و ۵۰۱y.v2 شناسایی کرده است. تیم وی در حال کار با ویروس شناس الکس سیگال در انستیتوی تحقیقات بهداشتی آفریقا در دوربان برای آزمایش نوع آن در برابر سرم و سرم بهبودی از افرادی است که در آزمایشات واکسینه شده اند. دی اولیویرا میگوید اولین نتایج حاصل از این مطالعات باید ظرف چند روز علنی شود.
فرار ایمنی
شواهدی در دست است که میگوید جهش e484k میتواند ویروس را قادر به فرار از پاسخ های ایمنی برخی افراد کند. در پیش چاپ بیست و هشتم دسامبر تیمی به سرپرستی رینو راپواولی ایمونولوژیست در Fondazione Toscana life sciences در سیئنا ایتالیا ویروس sars-cov-2 را در حضور سطح پایین سرم بهبودی یک نفر رشد داد. هدف انتخاب جهش های ویروسی بود که از مجموعه متنوعی از آنتی بادی های تولید شده در پاسخ به عفونت فرار میکنند.
مک للان که یکی از همکاران نویسندگان است میگوید:” این آزمایش لزوما نباید موفق واقع شود”. اما در طی ۹۰ روز ویروس سه جهش به دست آورد که باعث عدم نفوذ آن در سرم فرد میشود. از جمله جهش e484k در نوع آفریقای جنوبی و تغییرات دامنه انترمینال موجود در آن و نوع انگلیسی آن. مک للان میگوید:” این تعجب آور بود زیرا به نظر می آمد که کل پاسخ آنتی بادی فرد در برابر sars-cov-2 علیه بخش کوچکی از پروتئین سنبله باشد”.
سویه تکامل یافته آزمایشگاهی در برابر سرم های نقاهت از افراد دیگر مقاومت کمتری دارد. مک للان میگوید این آزمایش نشان میدهد جهش هایی مانند e484k و تغییرات دامنه انترمینال انجام شده توسط هر دو نوع میتوانند بر نحوه ی شناسایی آنتی بادی های تولید شده توسط واکسن ها و عفونت های قبلی تاثیر بگذارند.
شرکت بیوتکنولوژی moderna )مدرنا) در کمبریج ماساچوست که یک واکسن مبتنی بر rna (آر ان ای) تولید کرده است گفته است که انتظار دارد ضایعات آن بر خلاف نوع انگلستان عمل کند و آزمایشات آن در حال انجام است.
جسی بلوم که یک زیست شناس ویروسی است و در مرکز تحقیقات سرطان فرد هاچینسون در سیاتل واشنگتن میگوید:” یک سوال فوری پیش می آید و آن این است که آیا چنین تغییراتی اثربخشی واکسن ها را در دنیای واقعی تغییر می دهد؟”. در پیش چاپ چهارم ژانویه تیم وی همچنین گزارش داد که e484k و چندین جهش دیگر میتوانند از درجات مختلف شناسایی انتی بادی در سرم های نقاهت مردم فرار کنند”.
اما بلوم و دانشمندان دیگر امیدوارند که جهش در عملکرد ها باعث تضعیف عملکرد واکسن ها به میزان چشم گیری نشوند. واکسن ها تمایل به ایجاد سطح گسترده آنتی بادی های خنثی کننده دارند. بنابراین ممکن است افت کمی در قدرت آنها در برابر انواع مختلف مهم نباشد. شاخه های ایجاد شده توسط واکسن ها مانند سلول های T ممکن است تحت تاثیر قرار نگیرند. لوبان میگوید:” اگر من مجبور بودم همین حالا شرط بندی کنم میگفتم که واکسن ها برای مواردی که واقعا مهم هستند موثر باقی میمانند. و مردم را از مرگ و میر باز میدارند”.
