پزشکیبیماری‌هاتنفسی

چرا سویه دلتا کووید ۱۹ تا این حد ترسناک شده است؟

سویه دلتا کووید ۱۹ بیش از سایر سویه‌های این ویروس نگرانی ایجاد کرده است؛ زیرا بسیاری از افراد را به کام مرگ کشانده و خیلی سریع میان افراد انتقال می‌یابد.

سویه دلتا کووید ۱۹ نیمه اول سای جاری میلادی در هند دیده شد و به‌سرعت در سایر نقاط جهان نیز گسترش یافت. از آن زمان تا به امروز، پژوهش‌گران در تلاش هستند تا بفهمند چرا این سویه از ویروس SARS-CoV-2 تا این حد کشنده و انتقال پذیر است. پژوهش‌های اولیه نشان دادند که این ویروس در پروتئین اسپایک (بخشی از ویروس که روی سلول انسانی می‌نشیند، پروتئین اسپایک است و ویروس می‌تواند خود را از طریق همین پروتئین تکثیر کند) دچار جهش شده است و اکنون می‌تواند خیلی سریع‌تر وارد سلول‌ها شود. این جهش P681R نام دارد و همین یک جهش باعث شده فرآیند ابتلای افراد به ویروس خیلی سریع‌تر شود. جهش دیگری که در این ناحیه از ویروس رخ داده، D950N است که تغییراتی در ساختار پروتئین اسپایک ایجاد کرده و شکل آن را تغییر داده است تا خیلی راحت با سلول‌های انسانی ترکیب شود.

پروفسور گری وایت‌تیکر، استاد ویروس‌شناسی از دانشگاه کرنل که به‌طور اختصاصی روی سویه‌های مختلف ویروس SARS-CoV-2 پژوهش‌ می‌کند، می‌گوید:

به‌طور کلی، سویه دلتای ویروس بسیار کارآمد است. سویه دلتا خیلی راحت با سلول‌های انسانی پیوند می‌خورد و وارد آن‌ها می‌شود و در نتیجه خیلی راحت‌تر میان افراد انتقال می‌یابد. دلتا از نظر انتقال پذیری بسیار کارآمدتر از سایر سویه‌های ویروس است.

پیوند سریع‌تر

اگر از دید بهداشت عمومی بخواهیم به این قضیه بنگریم، اکنون واکسیناسیون بیش از هر زمان دیگری اهمیت دارد؛ زیرا از خطر عفونت می‌کاهد و بیماری شدید ناشی از ابتلا به ویروس را به شکل قابل توجهی کاهش می‌دهد. منظور از کارآمدی دلتا این است که افراد حتی پس از واکسیناسیون نیز می‌توانند بار بالایی از ویروس داشته باشند و به بیماری مبتلا شوند؛ بنابراین پوشیدن ماسک در مکان‌هایی که امکان انتقال ویروس وجود دارد امری ضروری خواهد بود.

اگر از دید علمی بخواهیم به این قضیه بنگریم، مهم است که بفهمیم این ویروس چگونه برای آلوده کردن انسان‌ها تکامل می‌یابد. درک این موضوع می‌تواند به ما در شناسایی رفتار سویه‌های جدید ویروس کمک کند و اگر یک حد نهایی در انتقال‌ پذیری ویروس وجود داشته باشد، می‌توانیم آن را شناسایی کنیم.

علم همچنان در تلاش است تا این موضوع را درک کند، همچنین در حال حاضر بسیاری از مطالعات انجام شده روی سویه دلتا در انتظار بررسی و گرفتن مجوز انتشار هستند. تاکنون برخی مقالات توانسته‌اند مجوز چاپ دریافت کنند و نسخه پیش نمایش آن‌ها در وب‌سایت bioRxiv قرار گرفته است. در این مقالات به موضوعی مهم اشاره شده است. گویا جهش‌ها در ناحیه‌ای خاص واقع در پروتئین اسپایک باعث ایجاد برخی تغییرات و بازنویسی‌ها شده‌اند و محل شکاف فورین را به‌شکل قابل توجهی بهبود بخشیده‌اند.

محل شکاف فورین بسیار مهم است؛ زیرا این دقیقاً همان چیزی است که به ویروس SARS-CoV-2 کمک می‌کند تا بتواند وارد ریه و مجاری هوایی شود. روی پروتئین اسپایک، دامنه‌ی اتصالی به‌نام N501Y وجود دارد که امکان دسترسی آسان‌تر به گیرنده‌های ACE2 در سلول‌های انسانی را به ویروس می‌دهد. ابتدا ویروس با استفاده از این بخش به سلول می‌چسبد. دامنه اتصال، ویروس را به سلول هدف قفل می‌کند؛ اما این کافی نیست، ویروس باید بتواند وارد سلول شود. برای این کار، غشای اطراف ویروس باید با غشای سلول پیوند خورده و ادغام شود؛ این کار به ویروس اجازه می‌دهد مواد ژنتیکی خود را به داخل سلول بریزد.

واکسن

این فرآیند همجوشی نیازمند این است که پروتئین اسپایک تغییر شکل داده و مولکول‌های جدیدی را در سطح سلول عرضه کند. این تغییر شکل با دو برش پروتئین اسپایک رخ می‌دهد. اولین برش خیلی زود و هنگام اتصال ویروس به سلول رخ می‌دهد. این اتفاق در ناحیه‌ای از پروتئین اسپایک به‌نام محل شکاف فورین رخ می‌دهد. در این ناحیه، آنزیمی به‌نام فورین به‌خوبی اسپایک را برش می‌دهد.

کریستین استیونز، دانشجوی دکترا در مدرسه پزشکی آیکان در مانت ساینای، این شکاف را با فشار دادن دکمه روی چتر مقایسه کرده است؛ زیرا چتر تا زمانی که دکمه آن را فشار نداده‌اید باز نشده و عملکردی ندارد. شکاف فورین با برشی که انجام می‌‌دهد، پروتئین اسپایک را به دو زیر واحد یا ساب‌یونیت تقسیم می‌کند که با نام‌های «ساب‌یونیت ۱» و «ساب‌یونیت ۲» شناخته می‌شوند. این شکاف شکل پروتئین را تغییر می‌دهد به‌طوری که برای دومین برش بسیار مهم آماده می‌شود.

دومین برش پروتئین اسپایک در ساب‌یونیت ۲ رخ می‌دهد. در آن‌جا آنزیمی به‌نام TMPRSS2 مجدداً پروتئین را برش می‌دهد و مجموعه‌ای از آمینواسیدها را وارد دیواره‌ی سلول می‌کند. این پروتئین‌ها اساساً غشای سلول و ویروس را به‌هم می‌رسانند و آن‌ها را با هم ترکیب می‌کنند. حالا ویروس توانسته وارد بدن شود، اکنون دستگاه پیشرفته‌ی سلولی را می‌رباید تا کپی‌های بیشتری از خود بسازد.

بدون انجام این برش‌ها، ویروس هیچ راهی برای نفوذ به سلول نخواهد داشت. هرچند ویروس می‌تواند به درون اندامکی سلولی به‌نام اندوزوم (نوعی بسته که سلول‌ها از آن برای جابه‌جایی مولکول‌ها استفاده می‌کنند) نیز وارد شود؛ اما مسیر اندوزومی بسیار آهسته بوده و مملو از دشمنان ویروس است و معمولاً ویروس از آن استفاده نمی‌کند. استفان گلدستین، ویروس‌شناسی از دانشگاه یوتا می‌گوید که در اندوزوم‌ها سیستم دفاعی سلولی وجود دارد که بیشتر اوقات می‌توانند ویروس‌های وارد شده به این مسیر را شناسایی کرده و آن‌ها را از بین ببرند. به‌طور کلی، شکاف فورین و آنزیم TMPRSS2 دو عاملی هستند که ویروس SARS-CoV-2 را تا این حد ترسناک کرده‌اند.

کروناویروس برای نخستین‌بار در سال ۲۰۱۹ در میان انسان‌ها دیده شد و از آن زمان تا به امروز چندین جهش در آن دیده شده است که برخی از آن‌ها برای ویروس بسیار مفید بوده‌اند. نخستین سویه جهش یافته ویروس، D614G بود که با ایجاد برخی تغییرات، به پروتئین اسپایک کمک می‌کرد تا در موقعیت بازتری قرار بگیرد و راحت‌تر بتواند به گیرنده‌های ACE2 متصل شود. سویه بعدی، آلفا بود که برای نخستین‌بار سپتامبر سال ۲۰۲۰ در بریتانیا دیده شد. در این سویه دامنه اتصال N501Y جهش یافته بود که اتصال به گیرنده‌های ACE2 را بهبود می‌بخشید. این جهش توانست توضیح دهد که چرا انتقال پذیری سویه آلفا ۵۰ درصد بیشتر از سویه اصلی کروناویروس است.

اما دلتا حتی آلفا را نیز پشت سر گذاشته است. پژوهش‌گران تخمین زده‌اند که دلتا ۶۰ درصد بیشتر از آلفا انتقال پذیرتر است. ناحیه شکاف فورین می‌تواند عامل این تغییر گسترده باشد. سویه دلتا در این ناحیه دچار جهشی شده است که با نام P681R شناخته می‌شود. این جهش فقط مخصوص سویه دلتا نیست، بلکه در یک سویه دیگر در اوگاندا نیز دیده شده است؛ اما این سویه هرگز همانند دلتا در سراسر جهان پخش نشد. این جهش در سویه کاپا نیز دیده می‌شود. سویه کاپا نسبت نزدیکی با دلتا دارد و آن هم برای نخستین‌بار در هند دیده شد.

در ماه ژوئن، پژوهش‌گران مقاله‌ی اولیه‌ای را در وب‌سایت bioRxiv منتشر کردند و گزارش دادند که جهش P681R محل شکاف فورین را کارآمدتر کرده است و در آزمایشگاه، ذرات ویروس به کمک این جهش توانستند به شکل گسترده‌تری سلول‌ها را در پتری دیش آلوده کنند. به لطف جهش P681R ویروس اکنون ۵ تا ۶ برابر عفونی‌تر از نوع جهش نیافته است.

در مقاله دیگری که ۱۳ اوت در وب‌سایت bioRxiv منتشر شد، پژوهش‌گران با استفاده از ویروس‌های واقعی SARS-CoV-2 به نتیجه مشابهی دست یافتند. در این مطالعه که در محیط آزمایشگاه انجام شد، پژوهش‌گران سویه‌های آلفا و دلتای ویروس را در برابر تعداد زیادی از سلول‌های ریه و مجرای هوایی انسان قرار دادند. مشخص شد همان‌طور که سویه دلتا در سراسر جهان جایگزین دیگر سویه‌ها شده است، در آزمایشگاه نیز سویه‌ی غالب است و سویه‌های قبلی را به‌راحتی پشت سر می‌گذارد. پی یانگ شی، زیست‌شناس مولکولی از دانشگاه تگزاس به همراه گروهی پژوهشی دریافتند که سویه آلفا هنگام اتصال به گیرنده‌های ACE2 بهتر از سویه دلتا عمل می‌کند؛ اما دلتا در ناحیه برش فورین برتری داشت و این موضوع نشان می داد که جهش P681R عامل قدرت بسیار زیاد سویه دلتا است. سپس پژوهش‌گران پروتئين اسپایک بدون جهش را به ویروس دلتا دادند و مشخص شد که تکثیر آن به شدت کاهش می‌یابد.

پروفسور گری وایت‌تیکر می‌گوید:

من هیچ شکی ندارم که جهش P681R خواص فعال شدن پروتئین اسپایک را تغییر می‌دهد.

جهش‌های بسیار

P681R به تنهایی نمی‌تواند کاری کند. سویه اوگاندا که تقریباً از بین رفته و سویه کاپا در هند که آن‌هم از بین رفته، همگی در موج گسترده دلتا ناپدید شدند؛ اما چطور؟

بسیار مهم است که ما بتوانیم بفهمیم جهش‌ها چگونه با یکدیگر همکاری می‌کنند. اگر یک جهش باعث بهبود شکاف فورین شود ولی جهش دیگری باعث پایداری پروتئین اسپایک شده و تغییر شکل آن را سخت‌تر کند و فرآیند وارد شدن آن به سلول را پیچیده‌تر کند، در این صورت هر دو جهش به‌شکل مؤثری یکدیگر را از بین خواهند برد.

در سومین مقاله که در تاریخ ۱۷ اوت سال جاری میلادی در وب‌سایت bioRxiv منتشر شده است، به جهش دیگری در ویروس به‌نام D950N اشاره شده است. این جهش، در ناحیه‌ای از پروتئین اسپایک قرار دارد که برای سهولت همجوشی با سلول بدن، تغییر شکل بزرگی را ایجاد می‌کند. این جهش بسیار ظریف است و چیزی جز یک تغییر جزئی در پتانسیل الکترواستاتیک در سطح پروتئین اسپایک ایجاد نمی‌کند؛ اما همین تغییر کوچک می‌تواند برای ناپایدار کردن اسپایک کافی باشد؛ این یعنی اسپایک خیلی راحت‌تر می‌تواند برای ورود به سلول بدن تغییر شکل دهد. این تغییر شکل یعنی فرآیند همجوشی بسیار سریع‌تر رخ می‌دهد و درصد انتقال پذیری نیز بالاتر خواهد بود.

در این مطالعه پژوهش‌گران اثری از جهش P681R نیافتند که با توجه به اهمیت آن، کمی گیج کننده به نظر می‌رسید. گلدستین بر این باور است نوع سلول‌هایی که پژوهش‌گران برای آزمایش عفونت استفاده کردند باعث انحراف نتیجه شده است. در این پژوهش نهایی، نویسندگان در یک آزمایش از پوسته‌های ویروس و در آزمایش دیگر، به جای استفاده از یک ویروس واقعی از سلول‌های مملو از پروتئین‌های ویروسی استفاده کردند. این یکی از روش‌های بررسی ویروس‌های خطرناک به‌شمار می‌رود؛ اما ممکن است که نتایج به اندازه‌ی استفاده از ویروس زنده SARS-CoV-2 واقعی نباشند.

نویسندگان این مقاله باور دارند که جهش P681R برای دلتا اهمیت چندانی ندارد؛ زیرا سویه کاپا نیز همین جهش را داشت اما انتقال‌پذیری آن مانند سویه دلتا نبود. این مطالعه هم اکنون توسط متخصصان در حال بررسی است و نتایج آن چند وقت دیگر منتشر خواهند شد.

یکی دیگر از یافته‌های این مطالعه که نظر پژوهش‌گران دیگر را نیز به خود جلب کرده، این است که ظاهراً سویه دلتا در ورود به سلول‌هایی که سطوح پایین‌تری از گیرنده‌های ACE2 دارند، بهتر از سایر سویه‌های ویروس عمل می‌کند. پروفسور وایت‌تیکر می‌گوید که برای ویروس‌ها بین اتصال و همجوشی نوعی تعادل وجود دارد. اگر یک ویروس بتواند محکم به یک گیرنده متصل شود، همجوشی با سرعت کم‌تری رخ خواهد داد؛ زیرا ویروس هنگام همجوشی چسبندگی خود را از دست نمی‌دهد و شناور نمی‌شود. از سوی دیگر وقتی یک ویروس در همجوشی قوی باشد، اتصال به گیرنده از اهمیت کم‌تری برخوردار خواهد بود؛ زیرا ویروس می‌تواند به سادگی و با یک اتصال ضعیف هم وارد سلول شود.

ویروس دلتا

به‌نظر می‌رسد که سویه دلتا در همجوشی عملکرد بسیار خوبی دارد و می‌تواند حتی به سلول‌هایی که گیرنده‌های ACE2 کم‌تری دارند هم وارد شود. هنوز زود است که بگوییم این اتفاق چه پیامدهایی دارد. یکی از احتمالات این است که دلتا ممکن است به آسانی بافت‌هایی را که دارای ACE2 کم هستند آلوده کند (گیرنده‌های ACE2 در سطوح مختلف در بسیاری از بافت‌های بدن وجود دارند. بر اساس مطالعه‌ای که سال ۲۰۰۴ انجام شد، گیرنده‌های ACE2 در بافت تنفسی، بافت گردش خون و روده‌ها دیده می‌شوند. این گیرنده‌ها در بافت‌های ایمنی یا طحال دیده نمی‌شوند).

احتمال دیگر این است که کودکان در برابر سویه دلتا از ایمنی پایین‌تری برخوردار هستند. کودکان زیر ۱۰ سال در مقایسه با افراد بزرگ‌تر، گیرنده‌های ACE2 کم‌تری در بافت تنفسی خود دارند. در واقع یکی از دلایلی که باعث می‌شد کودکان در برابر ویروس SARS-CoV-2 ایمنی بیشتری داشته باشند سطح پایین گیرنده‌های ACE2 در بافت تنفسی بود؛ زیرا سویه‌های این ویروس نمی‌توانستند به راحتی وارد بدن آن‌ها شوند. اما حالا که دلتا برای ورود به بدن می‌تواند از سلول‌های با سطح پایین گیرنده‌های ACE2 نیز استفاده کند، کودکان نیز آسیب‌پذیر شده‌اند.

به باور پروفسور وایت‌تیکر، ظهور سویه دلتا باعث شده که این مزیت در کودکان از بین برود. البته این‌ها همه گمانه‌زنی هستند. بر اساس مقاله‌ای که در وب‌سایت medRxiv در ماه ژوئن منتشر شد، بچه‌ها عفونت را با عوارض کم‌تری درمان می‌کنند و علت آن هم سطح پایین گیرنده‌های ACE2 نیست؛ بلکه دلیل آن وجود سیستم ایمنی بسیار قوی در مجاری هوایی فوقانی کودکان است. از سوی دیگر، سطوح گیرنده‌های ACE2 از فردی به فرد دیگر متفاوت است و ممکن است در بدن میزبان، سایر پروتئین‌ها نیز به اندازه گیرنده ACE2 اهمیت داشته باشند.

پروفسور گری وایت‌تیکر می‌گوید:

این قضیه خیلی سریع‌ پیچیده‌تر می‌شود. ویروس‌ها اگر به در بسته برخورد کنند، خیلی سریع راه دیگری را برای ورود پیدا می‌کنند. کروناویروس‌ها از آب زیر کاه‌ترین ویروس‌ها هستند. آن‌ها بسیار سازگار هستند و سریع‌تر از هر ویروسی می‌توانند مسیرهای ورود به سلول‌های افرادی را پیدا کنند. پروتئین اسپایک آن‌ها بسیار سازگار است. این ویروس‌ها می‌توانند از عوامل محرک متعددی برای ایجاد آلودگی استفاده کرده و خود را به‌راحتی با شرایط جدید وفق دهند.

سویه دلتا دارای جهش‌هایی در دامنه اتصال N-terminal است که در سایر سویه‌ها دیده نمی‌شود. این قسمت از ویروس توسط آنتی‌بادی‌ها مورد هدف قرار می‌گیرد؛ بنابراین هرگونه تغییر و جهش در این قسمت به ویروس کمک می‌کند تا از دست سیستم ایمنی بدن فرار کند. فرار ایمنی، مشکل اصلی سویه دلتا نیست؛ زیرا بدن آنتی‌بادی‌های بسیاری را بر علیه بخش‌های مختلف ویروس تولید می‌کند و فقط دامنه اتصال N-terminal را هدف قرار نمی‌دهد.

اما دامنه اتصال N-terminal به ویروس SARS-CoV-2 کمک می‌کند تا زمان یافتن راهی برای وارد شدن به سلول، محکم به سلول بچسبد. با توجه به این توضیحات، هرگونه جهش در این ناحیه به سویه دلتا کمک می‌کند تا انتقال‌پذیرتر باشد.

پروتئین اسپایک بیش از هر قسمت دیگری مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. به باور استفان گلدستین، لازم است که دانشمندان جهش‌های سایر نقاط ویروس را نیز مورد بررسی قرار دهند. این موضوع کمی نگران کننده است؛ زیرا روش‌های مطالعه‌ی سایر پروتئین‌های سطحی SARS-CoV-2 به اندازه‌ی روش‌های مطالعه‌ی پروتئین اسپایک پیشرفته نیستند. مطالعه‌ی پروتئین‌های غیر اسپایک با ویروس زنده بسیار راحت‌تر از پوسته‌ی ویروس است. کار با ویروس زنده بسیار خطرناک است و تخصص خاص و امنیت زیستی بسیار دقیقی نیاز دارد. اما به باور گلدستین، انجام این کار بسیار مهم است؛ زیرا پروتئین‌های غیر اسپایک نیز می‌توانند نقش مهمی را در عملکرد ویروس ایفا کنند.

هرچند ناحیه شکاف فورین سویه دلتا بهبود یافته است؛ اما هنوز هم جا برای بهبود این ناحیه وجود دارد. کروناویروس HKU1 که باعث بروز علائمی مانند سرماخوردگی می‌شود، در مقایسه با دلتا ناحیه شکاف فورین بهبود یافته‌تری دارد. دلتا به‌طور قابل ملاحظه‌ای کارآمد است؛ بنابراین مشخص نیست که آیا شکاف بهتر باعث افزایش بیشتر انتقال ویروس می‌شود یا خیر. ممکن است ویروس SARS-CoV-2 یک یا دو جهش دیگر نیز داشته باشد که دلتا را به‌طور کامل از بین می‌برند و خطرناک‌تر هستند.

پروفسور وایت‌تیکر می‌گوید که هنوز منتظر است تا ببیند در مرحله‌ی بعدی قرار است چه اتفاقی در ناحیه شکاف فورین ویروس رخ دهد.

منبع
Live Science

عرفان مرادی

سردبیر کیمازی مگ، مهندس، ستاره‌شناس آماتور دارای ۷ سال سابقه‌ تولید محتوا در زمینه‌ی فناوری، علمی، خودرو و پزشکی

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا