المفاتيح الأربعة التي تشرح تشريح Ómicron وقوة العدوى العالية

لم تكن الذروة التي سجلتها الأرجنتين في منتصف يناير في منتصف الموجة الثالثة من فيروس كورونا ومع أكثر من 140،000 حالة في 24 ساعة فقط من قبيل الصدفة. كان هذا هو الوقت الذي استجابت فيه جميع الإصابات لأحدث أنواع فيروس كورونا أوميكرون، الذي تم اكتشافه في نوفمبر 2021 في جنوب إفريقيا والذي ربما يكون الفيروس الأسرع انتشارًا في تاريخ الإنسانية، حسب العلم.

درس الخبراء أن الشخص المصاب بفيروس الحصبة يمكن أن يصيب 15 آخرين في 12 يومًا. ولكن عندما وصل أوميكرون فجأة في الصيف الماضي، قفز من شخص لآخر بسرعة بحيث يمكن أن تؤدي حالة واحدة إلى ستة أخرى بعد أربعة أيام، و 36 حالة بعد ثمانية أيام، و 216 حالة بعد 12 يومًا. في نهاية فبراير، شكل المتغير تقريبًا جميع الإصابات الجديدة بـ COVID في العالم.

عندما تم اكتشاف متغير ألفا في نوفمبر 2020، لم يعرف العلماء سوى القليل عن كيفية تأثير الطفرات القليلة على سلوكه. الآن، بعد أكثر من عام من المعرفة والبيانات، تمكن الباحثون من ربط بعض طفرات أوميكرون الخمسين أو أكثر إلى الآليات التي ساعدتها على الانتشار بسرعة وفعالية. عادة ما تستغرق عملية البحث هذه وقتًا أطول بكثير، كما قال الدكتور سريرام سوبرامانيام، عالم الكيمياء الحيوية في جامعة كولومبيا البريطانية. واضاف «لكننا كنا نحلل هذه المتغيرات لمدة عام، لذلك كنا مستعدين».

وفقًا للخبير، فإن Ómicron تؤوي ضعف عدد الطفرات مثل المتغيرات الأخرى ذات الاهتمام، وقد يكون لسلانه الفرعي BA.2 أكثر. هناك 13 طفرة في بروتين طرف Omicron نادرًا ما يتم رؤيتها بين المتغيرات الأخرى. أعطته تلك التغييرات في تشريحه قدرات جديدة مذهلة. «إذا كانت دلتا هي القوة الغاشمة الهيكل البديل, فكر في Ómicron كما فلاش, ملثمين والشر بسرعة, «أصر.

تستكشف دراسة نشرتها Scientific American أربع طرق تغير بها المتغير جسديًا. ساعدت ثلاثة من هذه التعديلات هذه النسخة من الفيروس على التهرب من جهاز المناعة لدينا وتصبح أكثر عدوى، في حين أن الرابع يمكن أن يؤدي إلى مرض أكثر اعتدالًا.

1-استخدام التنكر: ما جعل Ómicron قابلاً للنقل، كما تشير معظم الأدلة، هو آلية فريدة وقوية بين المتغيرات. كان لدى Omicron قدرة لا مثيل لها للاختباء من جهاز المناعة، كما لو كانت تمويه. أثناء الإصابة، ترتبط مجموعات من الأحماض الأمينية على شكل قبضة أعلى ذروة فيروس كورونا والتي تسمى مجالات ربط المستقبلات (RBDs) ببروتين على الجزء الخارجي من بعض الخلايا البشرية: مستقبل ACE2. لتجنب هذا التعلق، يقوم الجهاز المناعي بإنشاء أجسام مضادة (بروتينات على شكل حرف Y ناتجة عن عدوى سابقة أو تطعيم) تتعرف على RBD وتعلق به مثل الفيلكرو، مما يعيق الفيروس من الارتباط بـ ACE2.

في المتغيرات السابقة, واحد, تم تحوير اثنين أو ربما ثلاثة أحماض أمينية في RBDs, تغيير كل RBD بما فيه الكفاية لمنع بعض وليس كل الأجسام المضادة من التعرف عليها. لكن أوميكرون كان يأوي 15 طفرة RBD، العديد منها في مواقع ربط الأجسام المضادة الرئيسية، مما يشكل تمويهمتقًا متقنًا لتجنب العديد من الأجسام المضادة. كان الأمر كما لو أن الفيروس قد وضع قناع اللاتكس المهمة: من المستحيل تغيير وجهه. يقول ماثيو ماكالوم، عالم الكيمياء الحيوية في جامعة واشنطن: «هناك الكثير من الطفرات والعديد من الطفرات الجديدة».

في تحليل نشر في مجلة Science, مكالوم, مع رئيس المختبر ديفيد فيسلر وزملاؤه, أظهر نتيجة لهذا التحول الدرامي: واحد فقط من ثمانية علاجات للأجسام المضادة لـ COVID المستخدمة في المستشفيات, التي تستند إلى الأجسام المضادة الطبيعية, لا تزال مرتبطة بشكل فعال بالأمراض المنقولة جنسيا. أظهرت أبحاث أخرى أن الطفرات في RBDs والموقع الثاني يسمى المجال N-terminal تسمح للفيروس بتجنب الأجسام المضادة المكتسبة عن طريق التطعيم أو العدوى. بفضل زي أوميكرون المقنع، لم يجد البديل فرامل وانتشر بسرعة البرق. ومع ذلك، لا تزال اللقاحات تمنع الأمراض الخطيرة، خاصة مع الحقن المعززة.

2-الاستقرار: عندما غيّر Ómicron منقاره بشكل جذري للاختباء من جهاز المناعة، قضت تلك التغييرات على بعض المخلفات الكيميائية التي احتاجت نفس الذروة لربطها بـ ACE2. لكن الطفرات الأخرى عوضت: شكلت RBDs جسورًا كيميائية جديدة لربط البروتين بشكل فعال, وفقًا لدراسة أخرى في Science. قال سوبرامانيام، الذي كان المؤلف الرئيسي للمقال: «من الواضح أنها فقدت بعض المخلفات المهمة للنقابة، لكنها عوضتها عن تفاعلات أخرى».

كما أصبح بروتين سبايك أكثر مقاومة. في المتغيرات الأخرى، يتم توصيل وحدتين فرعيتين داخل السنبلة، S1 و S2، قليلاً. هذا يسمح لهم بالانقسام بسرعة حتى يمكن دفن المنقار في خلية بشرية عندما يجد الفيروس واحدة. ومع ذلك، فإن عيب هذا الترتيب الدقيق هو أن العديد من القمم تنكسر قبل الأوان، قبل الاقتراب من الخلية. بمجرد فصلها، لم تعد المسامير قادرة على مساعدة الفيروس على الالتزام.

أدت الطفرات في أوميكرون إلى جسور جزيئية رقيقة تربط الوحدات الفرعية معًا بشكل أفضل، وفقًا لعدة دراسات. نُشر أحدها في مجلة علم الفيروسات الطبية وتم نشر البعض الآخر كمقالات أولية لم تتم مراجعتها رسميًا من قبل علماء آخرين. قال شان لو ليو، مؤلف إحدى المقالات ومدير برنامج الفيروسات ومسببات الأمراض الناشئة في جامعة ولاية أوهايو: «لقد قام هذا الفيروس بحماية نفسه حقًا من التنشيط المبكر». «عندما يكون الفيروس في المكان المناسب في الوقت المناسب، يمكنه تنشيط الخلية ودخولها، ولكن ليس قبل ذلك».

3-العثور على الباب الجانبي: في المتغيرات السابقة، كان هناك ثابت واحد: يعتمد الفيروس على بروتين على سطح الخلايا البشرية يسمى TMPRSS2 (وضوحا «tempres dos») لمساعدته على عبور غشاء الخلية. لكن أوميكرون لم يستخدم TMPRSS2. لقد أخذ طريقًا مختلفًا تمامًا إلى الزنزانة. بدلاً من كسر الباب الأمامي، انزلق Ómicron على الجانب. في حين أن المتغيرات الأخرى تتطلب بروتينات ACE2 و TMPRSS2 لحقن الجينوم في خلية، فإن Ómicron مرتبط فقط ACE2. ثم تم لفها في فقاعة مجوفة تسمى endosome. انزلقت الفقاعة إلى الخلية، حيث انفجر الفيروس وبدأ في السيطرة.

يتكهن العلماء بأن Ómicron اكتسب ميزتين محتملتين بهذه الطريقة. أولاً، لا تحتوي العديد من الخلايا على TMPRSS2 في الخارج، لذلك إذا كان الفيروس لا يحتاج إلى البروتين السطحي، فإنه يحتوي على مجموعة أكبر من الخلايا لإصابتها. تقول ويندي باركلي، عالمة الفيروسات في إمبريال كوليدج لندن، التي فريقها، من بين آخرين،: «الفرضية الحالية هي أنه ربما يجب أن يكون هناك سبعة أو حتى 10 أضعاف عدد الخلايا المتاحة للفيروس إذا عبرت إندوسوم ولا تعتمد على TMPRSS2». كشف مسار الدخول الجديد، الذي وصفوه في دراسة مطبوعة مسبقًا.

ثانيا, في حين أن متغير دلتا غالبًا ما يغوص لإصابة خلايا الرئة الغنية ب TMPRSS2, تم تكرار Omicron بسرعة في الشعب الهوائية فوق الرئتين, مما ساعدها على الانتشار من شخص لآخر. «قد نشهد تغييرًا في الجهاز التنفسي العلوي، مما يعزز انتشار الفيروس من خلال السعال والعطس وما إلى ذلك»، أوضح جو غروف، عالم الفيروسات في جامعة غلاسكو والمؤلف المشارك لمسابقة ما قبل الطباعة التي أيضًا اكتشفت تغيير الإدخال.

4-لقد خفض دفاعاته: التغيير النهائي الرابع إلى Ómicron لم يساعد في جعل البديل أكثر عدوى، على عكس الثلاثة الأولى. بدلاً من ذلك، خلق التغيير ضعفًا مفاجئًا، مما جعل المتغير أكثر عرضة لجزء من دفاعات أجسامنا المعروفة باسم الجهاز المناعي الفطري. فحص العلماء استجابات Omicron و Delta للإنترفيرون, البروتينات الصغيرة التي تعمل مثل المشاعل على الطرق وتنبه الخلايا المناعية الفطرية للغزاة. كانت دلتا بارعة في إتقان استجابة الإنترفيرون، لكن Omicron كان فظيعًا. في الواقع، قام بتنشيط إشارات الإنترفيرون.

لا يعرف الباحثون حتى الآن كيف حدث هذا التغيير. يتفاعل ما لا يقل عن 11 بروتينًا من أصل 26 بروتينًا لفيروس كورونا مع نظام الإنترفيرون، وتم تحوير العديد منها في Ómicron. ولكن حتى من دون معرفة الآلية الدقيقة، يمكن للعلماء رؤية علامات عواقب هذا التغيير.

نظرًا لأن الرئتين يتمتعان باستجابة إنتيرفيرون أكثر وضوحًا من الجهاز التنفسي العلوي، فقد يكون ضعف Omicron تجاه هذا التفاعل قد منعه من الانتشار إلى العضو الأعمق. قال الدكتور مارتن مايكايليس، عالم الأحياء في جامعة كينت في إنجلترا، الذي حلل كيفية تفاعل أوميكرون مع الإنترفيرون في مقال نشر في Cell Research: «إنه منطقي بيولوجيًا مما نراه». «يبدو أن Omicron أقل قدرة على اختراق الجسم والرئتين للتسبب في مرض خطير.»

على الرغم من أن تأثير أوميكرون على جميع سكاننا لم يكن معتدلاً، إلا أنه تسبب في زيادة كبيرة في حالات دخول المستشفيات والوفيات وعدد قياسي من الأطفال في المستشفيات، إلا أن البديل يبدو أنه تسبب مرض أقل خطورة في بعض المصابين، وكذلك في النماذج الحيوانية . ومع ذلك، فإن أولئك الذين لم يتم تطعيمهم أو لديهم عوامل خطر أخرى لا يزال لديهم خطر أعلى بكثير للإصابة بمرض خطير والوفاة.

قد يكون للمتغيرات المستقبلية، إذا ظهرت ومتى ظهرت، تعديلات أخرى على هياكلها وقدراتها. يقول باركلي: «لست متأكدًا من أنه يمكننا الاستراحة على أمجادنا ونقول أن هذا انتهى في كل مكان». مع استمرار انتشار العدوى وتطورها بين العديد من السكان حول العالم, سيقدم الفيروس المزيد من أشكال انتقال العدوى, بما في ذلك بعض التي لم يفكر فيها العلماء بعد.

إنفوجرافيك: مارسيلو ريغالادو

استمر في القراءة: