يك عفونت بلندمدت ممكن است روند دنياگيري كوويد ۱۹ را تغيير داده باشد
درون بدن هر فرد زندهاي كه به كوويد ۱۹ آلوده ميشود، ويروس عامل بيماري ميتواند تغيير پيدا كند. در اين فرايند، ويروس ميتواند كشندهتر و قابلانتقالتر يا مقاومتر دربرابر واكسنهايي شود كه اميد زيادي به آنها داريم. خوشبختانه بيولوژي SARS-CoV-2 بدينمعنا است كه چنين تغييراتي بهآهستگي رخ ميدهد و تغييراتي كه رخ ميدهد، در بيشتر مواقع نميتوانند بمانند و فراوان شوند.
جهشها مانند دنياگيري شبيه بازي اعداد هستند. هر فردي كه تازه آلوده ميشود، فرصت ديگري براي ويروس مهيا ميكند تا شكل جديدي به خود گيرد. بهگزارش وايرد، تاكنون SARS-CoV-2 حداقل ۱۰۶ ميليون نفر را در سراسر جهان آلوده و چندين هزار جهش حاصل كرده است. بيشتر اين تغييرات آهسته و بينتيجه هستند و كسي هرگز متوجه حضور آنها نخواهد شد؛ اما در برخي افراد، ويروس بسيار موفق ميشود.
اين ظاهرا اتفاقي است كه سپتامبر ۲۰۲۰ در كنت در كشور انگليس رخ داد. سرعت جهش ويروس SARS-CoV-2 معمولا كند است. ما ميتوانيم اين اتفاق را ببينيم در ژنوم ويروسي كه تقريبا سيهزار حرف دارد، در هر زمان يك حرف تغيير ميكند؛ اما در جهشي بزرگ، گونهي بريتانيايي هفده مورد از اين تغييرات را بهدست آورد. هشت مورد از جهشهاي مذكور در ژني اتفاق افتاد كه كدكنندهي پروتئين اسپايك است. اسپايك همچون قلابي است كه ويروس از آن براي اتصال و ورود به سلولهاي انساني استفاده ميكند. اگر ژنوم SARS-CoV-2 را مانند شعري در انديشه متخصصين بگيريم كه سيهزار حرف دارد، گونهي بريتانيايي اولين خط را بازنويسي كرد و در اين فرايند، معناي آن را بهشدت تغيير داد.
ظهور واريانت بريتانيايي دانشمندان را با اين سؤال مواجه كرد كه ويروس چگونه اين جهش ژنتيكي را بهطور ناگهاني بهدست آورده است يا خير. فرضيهي اصلي اين است كه گونهي جديد فقط در يك شخص تكامل يافته است كه براي مدت طولاني به SARS-CoV-2 آلوده بوده و ويروس درون بدنش توانسته است به شكل جديد و واگيردارتري تكامل پيدا كند. ظهور گونهي جديد جهان را به واكنش واداشت: مرزها بسته شد و كشورها بارديگر به وضعيت خانهنشيني درآمدند و واكسنها دوباره آزمايش شدند.
هيچيك از اين اقدامات براي متوقفكردن انتشار گونهي بريتانيايي ويروس كرونا موسوم به B.1.1.7 كافي نبود. گونهي جديد اكنون در ۷۵ كشور شناسايي شده است و بهصورت محلي در برزيل، كانادا، چين، آمريكا و بيشتر اروپا در حال انتشار است. گونهي B.1.1.7 كه قابليت انتقال آن تا ۷۰ درصد بيشتر از گونههاي ديگر ويروس كرونا است، اكنون علت بيشتر موارد جديد در انگليس محسوب ميشود. ۲۲ ژانويه، پاتريك والنس، مدير ارشد علمي بريتانيا، نگراني ديگري به اين فهرست افزود: دادههاي اوليه نشان ميدهند كه گونهي جديد ممكن است از گونههاي ديگر ۳۰ درصد كشندهتر باشد.
عفونتهاي مزمن رويدادهاي نادري هستند؛ اما ميزبانهاي كافي دراختيار ويروس قرار ميدهند تا آنها را آلوده كند؛ زيرا اين رويدادهاي نادر قطعا رخ خواهند داد. اكنون درحاليكه گونههاي نگرانكننده جديد در مناطق ديگر جهان در حال انتشار هستند، دانشمندان براي درك نقشي تلاش ميكنند كه ممكن است عفونتهاي مزمن در ظهور گونههاي جديد داشته باشد و به اين موضوع اشاره ميكنند كه چگونه ميتوان از اين رويدادها پيشگيري كرد.
ويروس SARS-CoV-2 ممكن است ويروسي باشد كه در طول تاريخ، بيش از هر عامل بيماريزاي ديگري نظارت شده است. در مدت سيزده ماه، از زمانيكه ويروسشناساني به نام ژانگ يونگژن و ادوارد هولمز ژنوم كامل ويروس را منتشر كردند، بيش از ۳۶۰ هزار ژنوم SARS-CoV-2 توالييابي و روي پلتفرم ژنومهاي ويروسي GISAID بارگذاري شده است. تقريبا نيمي از اين ژنومها مربوط به بريتانيا است كه تقريبا ۱۰ درصد از آزمايشهاي مثبت كوويد ۱۹ خود را توالييابي ميكند؛ بههمينعلت، براي تشخيص گونههاي جديد بهعنوان زنگ هشداري عمل ميكند.
همانطوركه B.1.1.7 نشان داده است، سرعتي كه طبق آن گونهها شناسايي ميشوند، از انديشه متخصصين مرحلهي بعدي دنياگيري مهم خواهد بود؛ اما نظارت ژنومي فقط تصويري جزئي از نحوهي تغيير ويروس ارائه ميدهد. اولين نمونه از گونهي بريتانيايي ۲۰ سپتامبر در كنت شناسايي و سپس روز بعد در نمونهي ديگري از لندن پيدا شد. ظاهر گونهي جديد در پايگاه داده ژنوميك بهتنهايي اطلاعات زيادي دربارهي مسير ويروس ارائه نميدهد. اليور پيبوس، استاد تكامل و بيماريهاي عفوني در دانشگاه آكسفورد ميگويد: «اين فقط يك ژنوم در ميان هزاران ژنوم در هفته است و لاخبار تخصصيا بهچشم نميآيد.» گونههاي جديد SARS-CoV-2 هميشه در حال ايجاد هستند؛ اما بيشتر آنها به جايي نميرسند.
حضور اين گونه زماني آشكار شد كه اقدامات خانهنشيني در كنت بينتيجه ماند و سازمان سلامت عمومي انگليس متوجه شد كه شيوع را گونهي جديدي هدايت ميكند. تا هفتهي اول دسامبر، مشخص شد كه در برخي از مناطق بريتانيا گونهي جديد بهسرعت در حال تبديل به گونهي غالب است. از ۹۱۵ مورد گونهي جديد كه در گزارش اوليهي سازمان سلامت عمومي انگليس دربارهي شيوع شناسايي شد، چهار مورد مربوط به سپتامبر بود و ۷۹ مورد در اكتبر ثبت شده بودند و نوامبر نيز ۸۲۸ مورد وجود داشت. دادههاي حاصل از موارد مثبت به مقامهاي بهداشتي سرنخ مهمي دربارهي رفتار گونهي جديد ارائه داد: بهانديشه متخصصين ميرسيد گونهي مذكور درمقايسهبا گونههاي موجود راحتتر منتقل شود؛ اما دادهها نميتوانستند توضيح دهند گونهي جديد از كجا آمده است. ظهور گونهي بريتانيايي با هفده تغيير ژنتيكيِ مهم، بهانديشه متخصصين ميرسيد برخلاف چيزي باشد كه از نحوهي تكامل ويروسهاي كرونا ميدانيم.
ازانديشه متخصصين تكاملي، سرعت تغييرات ژنتيكي SARS-CoV-2 آهسته است. ويروسها زماني جهش پيدا ميكنند كه حين توليد نسخههايي از خود، دچار خطاهاي ژنتيكي كوچك ميشوند؛ ولي ويروسهاي كرونا ترفند ديگري تكامل دادهاند كه موجب ميشود فرايند نسخهبرداري با دقت بيشتري انجام شود. اين ويروسها پروتئينهايي دارند كه خطاهاي موجود در RNA را شناسايي و اصلاح ميكند و اين امر موجب كاهش تعداد خطاهايي ميشود كه در ژنوم آنها تجمع پيدا ميكند.
ويروس SARS-CoV-2 معمولا در طول يك ماه، يكيدو جهش ايجاد ميكند و سرعت جهشش از ويروس آنفلوانزا يا فلج اطفال كمتر و از سرخك بيشتر است. آدام لورينگ، دانشيار دانشكدهي پزشكي دانشگاه ميشيگان، تكامل RNA ويروسهايي مانند SARS-CoV-2 را مطالعه ميكند. وي ميگويد: «ديدن اينكه گونهاي بهطور ناگهاني ظاهر شده است كه هفده تغيير دارد، غيرعادي بود و نشان ميداد اتفاق غيرعادي رخ داده است.»
احتمال اينكه هر جهشي كه اتفاق ميافتد، اين بخت را بهدست آورد كه به سويهي غالب شيوع تبديل شود، بسيار كم است. گرچه ويروس SARS-CoV-2 چند روز بعد از آلوده ردن فرد شروع به تكثير ميكند و در اين فرايند تعداد زيادي ويروس توليد ميشود كه ازانديشه متخصصين ژنتيكي متمايز هستند، بيشتر اين جهشها هيچگاه زياد نميشوند تا بخش مهمي از ويروسهاي موجود درون يك ميزبان را تشكيل دهند. لورينگ ميگويد: «بيشتر آنها بنبست هستند و به جايي نميرسند. آنها درون فرد از بين ميروند و هرگز متوجه آنها نميشويم.»
وقتي ويروسها جهش پيدا ميكنند، معمولا با چنان سرعت كمي دچار تغييرات ميشوند كه همهگيرشناسان ميتوانند پيدايش سويهي جديد را در زمان واقعي ببينند. متمايز بودن گونهي بريتانيايي به دو داستان منشا احتمالي اشاره داشت: يا ويروس در خارج از كشور جهش پيدا كرده بود و پس از ورود به بريتانيا شناسايي شد يا اينكه بسياري از آن تغييرات درون يك شخص رخ داده بود.
ازآنجاكه بيشتر كشورها از سطح چشمگير نظارت ژنومي موجود در بريتانيا بهره نميبرند، غيرممكن است بهطور قطعي مشخص كنيم كه آيا اين گونه از كنت نشئت گرفته بود يا فقط اولينبار در اين منطقه شناسايي شد. بهگفتهي پيبوس، بيشتر كشورهايي كه تحتتأثير گونهي جديد قرار گرفتند، روابط مسافرتي قوي با بريتانيا دارند كه نشان ميدهد اين كشور منشأ آن بوده است.
احتمال سوم اين است كه گونهي جديد ازطريق فرايندي به نام نوتركيبي پديد آمده باشد. ويروسها گاهي بخشهاي از ژنوم خود را با بخشهايي از ژنوم ويروسهاي مشابه عوض ميكنند و با يك حركت مجموعهاي از جهشها را بهدست ميآورند. بااينحال، زيستشناسان تكاملي شاهدي از سويههاي اجدادي آن در بريتانيا نديدهاند كه ممكن است باهم تركيب شده و گونهي بريتانيايي را ايجاد كرده باشند. بدينترتيب، فرضيهاي احتمالي باقي ميماند: گونهي بريتانيا فقط از يك نفر پديد آمده است.
براي بيشتر افرادي كه آلوده ميشوند، كوويد ۱۹ دو هفته طول ميكشد. آزمايش ويروس در افرادي كه به موارد خفيف مبتلا ميشوند، معمولا دَه روز پس از بروز اولين علائم منفي ميشود. در موارد شديدتر، افراد ميتوانند تا بيست روز پس از اولين علائم انتشار ويروس را ادامه دهند. براي برخي از بيماران نيز عفونتهاي كوويد ۱۹ مدت بسيار بيشتري طول ميكشد.
چندين مورد مستند از بيماران مبتلا به عفونتهاي مزمن كوويد ۱۹ وجود دارد كه عفونت آنها چند ماه طول كشيد. لورينگ با همكارانش در دانشگاه ميشيگان عفونت مردي را مستند كردند كه ويروس در حال تكثير حداقل ۱۱۹ روز در بدنش وجود داشت. لورينگ با تجزيهوتحليل ژنوم نمونههاي ويروسي مختلف ميديد كه در زمانهاي متفاوتي در جريان عفونت بيمار گرفته شده بود كه ويروس بهطور پيوسته در حال تجمع تغييرات ژنتيكي است و نمونهاي از نحوهي جهشيافتن SARS-CoV-2 درون جمعيت كلي است، با اين تفاوت كه همهچيز درون ميزبان انساني رخ ميدهد.
ويروس SARS-CoV-2، تنها ويروسي نيست كه ميتواند مدت زمان غيرعادي در بدن انسان بماند؛ چراكه براي مثال، RNA ويروس ابولا يك سال پس از بهبودي در مني مردي شناسايي شد. برخي افراد براي بيش از شش ماه دچار عفونت نوروويروس هستند. نوروويروس ميكروب شايع معده است كه موجب استفراغ و اسهال ميشود. مردي در بريتانيا ويروس فلج اطفال عفوني را حداقل ۲۸ سال دفع ميكرد. اين مرد براي چنان مدت طولاني در حال دفع ويروس جهشيافته بود كه پژوهشگران دربارهي عفونت وي نوشتند او و ساير دفعكنندگان مزمن خطري آشكاري براي برنامه ريشهكني فلج اطفال ايجاد ميكنند.
كساني كه بهطورمزمن عفوني ميشوند، معمولا وجه مشتركي دارند: سيستم ايمني آنها اشكالي دارد كه موجب ميشود رهايي كامل از عفونت براي آنها غيرممكن شود. مردي كه لورينگ مطالعه كرد، براي سرطان گرههاي لنفاوي شيميدرماني ميشد كه احتمالا توليد سلولهايي را مختل كرده بود كه دربرابر ويروسهاي جديد پاسخ ميدهند. مردي كه ويروس فلج اطفال را حداقل ۲۸ سال دفع ميكرد، دچار اختلالي به نام نقص ايمني متغير شايع بود كه تعداد آنتيباديهاي موجود در خون را كاهش ميدهد و مبارزه با عفونتها را براي بدن دشوارتر ميكند.
افرادي كه سيستم ايمني ضعيفي دارند، محيط منحصربهفردي براي ويروسهايي مانند SARS-CoV-2 فراهم ميكنند. فردي كه سيستم ايمني ضعيفي دارد، بهجاي اينكه عفونت را سريعا پاكسازي كند، ممكن است فقط تا حدي عفونت را از بين ببرد و جمعيتي از ويروسهاي از انديشه متخصصين ژنتيكي محكمتر را برجاي بگذارد كه دوباره بازميگردند و اين چرخه را از سر ميگيرند. در اين افراد، ويروس ميتواند با سرعت چشمگيري تكامل پيدا كند. اِما هودكروفت، پژوهشگر دانشگاه برن سوئيس، روي پروژهي Nextstrain كار ميكند. اين پروژهاي متنباز است كه تغييرات ژنتيكي SARS-CoV-2 و پاتوژنهاي ديگر را دنبال ميكند. هودكروفت ميگويد: «سيستم ايمني آنها بهطورمداوم در حال مبارزه با ويروس است؛ بنابراين ويروس فرصتي براي آموختن نحوهي زندگي با سيستم ايمني انسان دارد»
اين شبيه چيزي است كه در مقياس جهاني در حال اتفاقافتادن است. انتخاب طبيعي بهآرامي ممكن است ويروس را درجهت انتقال راحتتر يا مقاوم شدن دربرابر پاسخ ايمني سوق دهد؛ اما در محيط بدن انسان اين تغييرات ميتواند سرعت بگيرد. راوي گوپتا، استاد ميكروبشناسي دانشگاه كمبريج، تكامل SARS-CoV-2 را در مردي مبتلا به لنفوم مطالعه كرد كه شيميدرماني شده بود و قبل از مرگ، ۱۰۲ روز بهطورمزمن به ويروس آلوده بود.
پس از اينكه با پلاسماي خون بيمار بهبوديافته از كوويد ۱۹ درمان شد، در روز شصتوسوم بيماري، ساختار ژنتيكي ويروسهاي SARS-CoV-2 درون بدن مرد بيمار شروع به تغيير كرد. تا روز هشتادودوم، ويروسهاي داراي حذف ششحرفي در ژن اسپايك به جمعيت غالب تبديل شده بودند. بهانديشه متخصصين ميرسد اين حذف كه ΔH69/V70Δ ناميده ميشود، تا حدودي علت افزايش انتقال گونهي B.1.1.7 نيز باشد؛ زيرا ورود ويروس به سلولهاي ميزبان را راحتتر ميكند. همين جهش در بيمار ديگري نيز شناسايي شد كه بهطور مزمن دچار عفونت بود. بيمار مذكور زني ۴۷ ساله بود كه در بيمارستاني در سنتپترزبورگ بستري شد و بيش از چهار ماه بيمار بود.
درون بدن مردي كه گوپتا و همكارانش مطالعه كردند، تركيب جمعيت ويروسي مدام در حال تغيير بود. تا روز هشتادوششم، زيرمجموعهاي از SARS-CoV-2 با جهش متفاوتي در ژن اسپايك بر جمعيت ويروسهاي داراي جهش ΔH69/V70Δ غلبه كردند. يك هفته بعد، اين دو جمعيت بهسختي مشاهدهشدني بودند و جهش جديدي به سويهي رايج تبديل شده بود. از انديشه متخصصينات گوپنا، اين كشمكش دوطرفه احتمالا توضيحي براي ظهور گونهي بريتانيايي است. وي ميگويد: «آنچه ازانديشه متخصصين بيولوژيكي درون بدن فرد رخ ميدهد، احتمالا اين مسئله را توضيح خواهد داد؛ زيرا فشارهاي انتخاب بسيار متفاوتي وجود دارد.»
ازآنجاكه SARS-CoV-2 نسبتا سريع سلولها را آلوده ميكند، در بيشتر مواقع وارد ميزبان ميشود، تكثير پيدا ميكند، سپس بهسرعت فرد ديگري را آلوده ميكند و زمان كمي دراختيار دارد تا تغييرات ژنتيكي زيادي كند. وقتي ويروس وارد بدن فردي ميشود كه سيستم ايمنياش اشكال دارد، بدن وي دائما فشارهاي تكاملي را روي ويروس اعمال و ويروس را وادار ميكند كه به اَشكال جديد و در برخي مواقع، به اَشكال عفونيتري تكامل پيدا كند.
ممكن است هرگز بهطورقطعي متوجه نشويم كه گونهي بريتانيايي چگونه ظاهر شد؛ اما ميتوانيم براي رديابي و درك نحوهي جهش پيداكردن ويروس درون افرادي كه بهطورمزمن بيمار هستند، كارهاي بيشتري انجام دهيم. گوپتا ميگويد: «در شرايط ايدئال، ميدانيم چه كساني ويروس را مدت زمان طولاني دفع ميكنند و ميتوانيم آنها را توالييابي كنيم تا ببينيم چه چيزي در حال اتفاقافتادن است.» اين ممكن است بهمعناي محدودكردن استفاده از پلاسماي بهبوديافتگان باشد تا اقداماتي كه در آن بيماراني جدا و نظارت ميشوند كه سيستم ايمني آنها بهشدت سركوب شده است.
اشكال واقعي عفونت مزمن نيست؛ بلكه وضعيتي است كه در آن دنياگيري از كنترل خارج ميشود و ويروس فرصتهاي بيشماري براي جهش و ايجاد گونههاي جديد بهدست ميآورد. اين وضعيت در بريتانيا و دهها كشور ديگر با نرخ بهشدت زياد موارد وجود دارد. عجيب نيست كه برخي از گونههاي جديد نگرانكننده از برزيل و آفريقايجنوبي و بريتانيا در جهان ظاهر شدهاند كه نرخ انتقال در آنها نسبتا چشمگير است. لورينگ ميگويد: «وقتي ميليونها فرد آلوده داشته باشيد كه ميليونها ويروس درون هريك از آن تكثير ميشود، فرصتهاي بسيار زيادي براي ويروس وجود دارد تا جهشها و تركيبات جديد را مطالعه كند. اگر بر ويروس كنترل داشته باشيم، ظهور گونههاي زيادي را شاهد نخواهيم بود؛ زيرا فرصتهاي زيادي براي رخدادن تكامل وجود نخواهد داشت.»
متوقفكردن ظهور گونههاي جديد بهمعناي پايبندي بيشتر به اقداماتي است كه ميدانيم انتقال را متوقف ميكنند: زدن ماسك، فاصلهگيري اجتماعي، كار از خانه و رديابي عفونتها. اگرچه برخي دادهها نشان ميدهند واكسنها ابزار قدرتمندي براي توقف بستريشدن و عفونتها هستند، آنها بهتنهايي دفاعي دربرابر ظهور گونههاي جديد نيستند. همهگيرشناسان نگراناند تركيبي از انتقال گسترده و جمعيتي كه فقط بخشي از آن واكسينه شده است، ويروس كرونا را در مسيري حركت دهد كه جهشهاي فرار از واكسن بهدست آورد.
يكي از عواملي كه به ما كمك ميكند، توالييابي ژنومي است. گوپتا و همكارانش در مدت چند هفته از مشاهدهي گونهي بريتانيايي، با اتصال پروتئين اسپايك به ذرات HIV نشان دادند كه چگونه تغييرات ژنتيكي آن موجب افزايش واگيرداري شده است. آنان سپس ميزان موفقيت ويروسهاي تغييريافته را از انديشه متخصصين آلودهكردن سلولهاي انساني اندازهگيري كردند. كارآزماييهايي كه براي آزمايش ميزان محافظت واكسنها دربرابر گونههاي جديد انجام شده است، نتايج را با سرعت درخورتوجهي ارائه داده است. جفري بارت، مدير ابتكار ژنوميك كوويد ۱۹ در مؤسسهي ولكام سنگر ميگويد: «اين سرعت درمقايسهبا سرعت علم در شرايط عادي، حيرتانگيز است.»
در اواسط ژانويه، در نظارت ژنومي جهش نگرانكنندهي ديگري در برخي از ويروسهاي گونهي بريتانيايي شناسايي شد؛ تغييري كه E484K ناميده ميشود و در گونهي آفريقايجنوبي نيز وجود دارد و به ويروس كمك ميكند از سيستم ايمني بدن فرار كند. ازآنجاكه ايمني ما دربرابر SARS-CoV-2 ازطريق واكسنها و عفونت افزايش پيدا ميكند، ويروس بهسمتي حركت ميكند كه سازگاريهاي جديدي پيدا كند و بتواند عفونيكردن و انتشار را ادامه دهد. ما در حال تماشاي تكامل ويروس در زمان واقعي هستيم؛ اما فقط تماشاكردن كافي نيست و بهگفتهي بارت، نبايد فرصتهاي بيشتري دراختيار ويروس قرار دهيم تا جهش يابد و بهشكل پايدارتري درآيد. حفظ محدوديتهاي كنوني تا زماني بسيار مهم است كه نرخ انتقال بهشدت كاهش پيدا كند.
هم انديشي ها