کشف راز سرعت عجیب جهش‌های ویروس کرونا

فرارو: از اواخر سال ۲۰۱۹ که کروناویروس جدید در کشور چین شناسایی شد، این ویروس به سرعت توانست سراسر جهان را در نوردد و میلیون‌ها انسان را به کام مرگ بفرستد. این موفقیت شگفت انگیر کرونا حاصل یک قابلیت عجیب در این ویروس است که آن هم مربوط به سرعت شگفت انگیز آن در جهش به سویه‌های جدید است که مبارزه با آن را دشوار می‌سازد. با این حال، دانشمندان اخیراً توانستنه اند به داده‌هایی دست یابند که احتمالاً این سرعت غیر عادی در جهش ویروس را توضیح می‌دهد.

دانشمندان جدول زمانی همه‌گیری کووید-۱۹ را با یک سری امواج فاجعه‌بار مشخص کرده اند. موج‌های فزاینده‌ای از عفونت که اغلب توسط گونه‌های تازه تکامل‌یافته پاتوژن، مانند دلتا و اومیکرون، در سراسر جهان پخش می‌شوند. هرچند که این تکامل و جهش ویروسی، امری عادی و معمول است، اما به نظر می‌رسد SARS-CoV-۲ در این زمینه یک ویروس غیرعادی موفق و خطرناک است. در واقع، چیزی که «کروناویروس جدید» را بسیار مهیب می‌کند، جهش بی‌وقفه و سرعت غیرعادی است که به نظر می‌رسد گونه‌های جدید در آن شکل می‌گیرند.

سباستین دوچن، محقق بیماری‌های عفونی موسسه پیتر دوهرتی استرالیا، توضیح می‌دهد: «آنچه که ما در مورد انواع SARS-CoV-2، به‌ویژه انواع نگران‌کننده می‌دیدیم، این است که جهش‌های آن‌ها بسیار بیشتر از چیزی است که ما تحت سرعت طبیعی تکامل کروناویروس‌های مشابه انتظار داریم.». دوچن خاطرنشان می‌کند که معمولاً ویروس‌ها با سرعت نسبتاً ثابتی جهش می‌یابند و شاید یک سال یا بیشتر طول بکشد تا یک نوع ویروسی جدید ظاهر شود. اما به نظر می‌رسد که ویروس کرونا به چنین زمان بندی ثابتی پایبند نیست. دوچن می‌افزاید: «برای مثال، نوع دلتا تنها در عرض شش هفته پس از شکل اولیه خود پدیدار شد که این امری شگفت انگیز است.»

در یک مطالعه جدید، دوچن و همکارانش به دنبال این بودند که بررسی کنند که این سرعت جهش شتاب‌گرفته ویروس کرونا از کجا نشأت می‌گیرد. آن‌ها داده‌های توالی ژنوم SARS-CoV-2 را تجزیه و تحلیل کردند تا بررسی کنند که چگونه ظهور گونه‌های نگران کننده (VOC ها؛ بدخیم‌ترین و مضرترین گونه) ممکن است با تغییرات در نرخ جایگزینی ویروس مرتبط باشد؛ سرعتی که در آن جهش‌های جدید کد ژنتیکی پاتوژن ایجاد می‌شود. به گفته محققان، نرخ جایگزینی اولیه SARS-CoV-2 نشان می‌دهد که ویروس تقریباً دو جهش در هر ماه ایجاد می‌کند. اما VOC‌ها جانور متفاوتی هستند، با انواع مختلفی مانند آلفا، بتا، گاما و دلتا که جهش‌های متعددی را در بازه‌های زمانی نسبتاً کوتاه به دست می‌آورند، که هر کدام می‌توانند مواردی مانند مسری بودن انواع، توانایی تکثیر، سطح تناسب اندام و ... را تغییر دهند.

محققان در مقاله خود که به سرپرستی جان تی، محقق بیوانفورماتیک در موسسه دوهرتی انجام شد، توضیح می‌دهند: «تعداد جهش‌های مشاهده شده در این چهار VOC بسیار بیشتر از آن چیزی است که در تخمین‌های فیلوژنتیکی نرخ تکامل نوکلئوتیدی SARS-CoV-2 انتظار می‌رود.» به گفته این تیم، راز جهش سریع VOC‌ها یک پدیده ثابت و مداوم نیست، بلکه چیزی است که به نظر می‌رسد به طور موقت و کمی قبل از ظهور انواع مختلف، در تکامل ویروس اتفاق می‌افتد. این تیم در مقاله خود می‌نویسد: «ما شواهد قانع‌کننده‌ای پیدا کردیم که نشان می‌دهد به‌جای فاکتور زمان، افزایش‌های اپیزودیک در نرخ جایگزینی، زمینه‌ساز ظهور VOC‌ها است.

افزایش نرخ جانشینی حدود چهار برابر بیشتر از تخمین نرخ فیلوژنتیک پس‌زمینه برای SARS-CoV-2 است، اما تجزیه و تحلیل نشان می‌دهد که جهش‌ها در یک انفجار فشرده اتفاق می‌افتد؛ شاید به کوتاهی چهار هفته برای نوع بتا و شش هفته برای نوع دلتا. جهش سایر انواع بیشتر طول می‌کشد و تصور می‌شود که نوع گاما در طول ۱۷ هفته تکامل یابد، در حالی که آلفا به ۱۴ هفته زمان برای تکامل نیاز دارد. محققان می‌افزایند؛ اگرچه ما راز این سرعت جهش را کشف کردیم، اما در مورد اینکه چرا این انفجار‌های جهش اصلاً رخ می‌دهند، کاملاً مطمئن نیستیم.

محققان می‌گویند که ظهور VOC‌ها احتمالاً توسط انتخاب طبیعی انجام می‌شود. سایر عوامل مرتبط می‌تواند شامل عفونت در جمعیت‌های واکسینه نشده باشد - که ممکن است ویروس را قادر به گسترش و تکامل آسان‌تر کند - و عفونت‌های پایدار در افراد خاص، مانند بیماران دچار ضعف سیستم ایمنی بدن، که ممکن است به تغییر دینامیک ویروسی نیز منجر شود. اگرچه ما به طور کامل نمی‌دانیم چه چیزی باعث ایجاد جهش‌های سریع در SARS-CoV-2 می‌شود، این واقعیت که ما می‌توانیم این اتفاق را ببینیم و ردیابی کنیم به این معنی است که موضوع نظارت ژنومی مداوم ویروس بسیار مهم است. انجام این کار ممکن است به ما فرصتی بدهد تا شکل گیری موج بعدی ویروس کرونا را متوقف کنیم.

دوچن به نشریه The Sydney Morning Herald گفت: «این موضوع، پایش ژنومی بسیار خوبی را از کرونا نشان می‌دهد، زیرا ما اشکال میانی اومیکرون را پیدا نکردیم که این خود نشان می‌دهد که احتمالاً گونه‌هایی معدودی داشته است. این بدان معناست که اولین اشکال گونه‌های اومیکرون به سرعت منتشر شده بود، بنابراین تصور کنید اگر می‌توانستیم اومیکرون را در بیماران اول شناسایی کنییم، به سادگی می‌توانستیم از گسترش آن جلوگیری کنیم و در آن صورت ما در وضعیت فعلی نبودیم.» یافته‌های این پژوهش در نشریه Molecular Biology and Evolution به چاپ رسیده است.