چرا گونه‌های جدید ویروس کرونا در حال انتشار در سراسر جهان هستند؟

گونه‌ی جدیدی از ویروس کرونا سراسر بریتانیا را فرا گرفته و در آمریکا، کانادا و مناطق دیگر نیز شناسایی شده است. دانشمندان نگران این موضوع هستند که ممکن است سرعت انتشار سویه‌های جدید بیشتر باشد.

پیش‌ از ‌این، هرگز تا این حد اطلاعات به‌روز در مورد تکامل نداشتیم. اما در مورد SARS-CoV-2، سال گذشته بیش از ۳۸۰ هزار ژنوم تعیین توالی شد. ویروس SARS-CoV-2 همگام با انتشار در حال جهش پیدا کردن بوده و در طول زمان تفاوت‌های جزئی در ژنوم ویروس ایجاد شده است. این جهش‌ها به دانشمندان کمک می‌کند تا ردیابی کنند که در درخت خانوادگی ویروس، کدام عضو با دیگری ارتباط دارد.

متخصصان زیست‌شناسی تکاملی از جمله سارا اوتو که مطلب منتشرشده در وب‌سایت The Conversation را تهیه کرده است، در مورد تفسیر افراطی تهدید ناشی از جهش‌ها هشدار داده‌اند. بیشتر جهش‌ها برای ویروس سودی ندارد؛ اما گاهی اوقات جهش یا مجموعه‌ای از جهش‌ها برای ویروس مزیتی فراهم می‌کند. داده‌های موجود در این زمینه متقاعدکننده است که جهش‌های گونه‌ای از ویروس کرونا که برای اولین ‌بار در بریتانیا شناسایی شد و B.1.1.7 نام گرفته است، موجب سازگاری بیشتر ویروس می‌شود.

وقتی گونه‌ی جدیدی فراوان می‌شود، دانشمندان دلیل گسترش آن را تعیین می‌کنند. فراوانی ویروسی که حامل جهش خاصی است، می‌تواند به‌طور تصادفی زیاد شود اگر:

• یک ابرگسترنده (ابرناقل) حامل آن باشد.
• به محل جدیدی وارد شود که قبلا آلوده نبوده است.
• به بخش جدیدی از جمعیت وارد شود.

دو مثال اخیر «رویدادهای بنیان‌گذار» نامیده می‌شوند: اگر گونه‌ی خاصی از ویروس وارد گروه جدیدی از مردم شود و اپیدمی محلی را شروع کند، فراوانی آن می‌تواند به‌سرعت افزایش پیدا کند. رویدادهای شانسی ممکن است افزایش فراوانی چند گونه از SARS-CoV-2 را توضیح بدهد.

اما B.1.1.7 استثنا است؛ این گونه، سیگنال بسیار قدرتمندی از انتخاب را نشان می‌دهد. طی دو ماه گذشته، سرعت افزایش فراوانی B.1.1.7 در تمام هفته‌ها و تمام مناطق انگلیس از گونه‌های دیگر بیشتر بوده است. این داده‌ها که در ۲۱ دسامبر ۲۰۲۰ گزارش شد، بوریس جانسون، نخست‌وزیر بریتانیا را متقاعد کرد محدودیت‌های بیشتر و ممنوعیت سفر از بریتانیا را اعلام کند.

توانایی ما برای ردیابی تکامل SARS-CoV-2 به دلیل تلاش گسترده دانشمندان برای به‌اشتراک‌گذاری و تجزیه‌و‌تحلیل داده‌ها در زمان واقعی است. اما دانش مفصلی که درمورد B.1.1.7 داریم، به خاطر شانس نیز بوده است. یکی از جهش‌های این گونه، بخشی از ژنوم را تغییر داد که در بریتانیا برای آزمایش کووید ۱۹ استفاده می‌شود و اجازه داد گسترش تکاملی بیش از ۲۷۵ هزار مورد به تصویر کشیده شود.

همه‌گیرشناسان نتیجه گرفته‌اند که قابلیت انتقال B.1.1.7 بیشتر است؛ اما نشانه‌هایی درمورد مرگ‌بارتر بودن آن وجود ندارد.

برخی از پژوهشگران تخمین می‌زنند که B.1.1.7 تعداد موارد جدید ناشی از یک فرد آلوده (عدد سرایت) را بین ۴۰ تا ۸۰ درصد افزایش می‌دهد. مطالعه‌ی مقدماتی دیگری نشان داد عدد سرایت حدود ۵۰ تا ۷۴ درصد افزایش پیدا کرده است. مزیت ۴۰ تا ۸۰ درصدی به این معنا نیست که سازگاری B.1.1.7 کمی بیشتر است، بلکه حاکی ‌از این است که این گونه سازگاری بسیار بیشتری دارد.

اما حتی وقتی انتخاب قوی باشد، تکامل آنی نیست. مدل‌سازی ریاضی پژوهشگران مختلف نشان می‌دهد برای اینکه B.1.1.7 به این افزایش چشمگیر برسد، به چندین ماه زمان نیاز است؛ زیرا فقط بخش کوچکی از موارد در ابتدا گونه‌ی جدید را حمل می‌کنند. برای بسیاری از کشورها مانند آمریکا و کانادا که در آن تعداد موارد کووید ۱۹ به طرز ناپایداری در حال افزایش است، گونه‌ای که نرخ انتقال را ۴۰ تا ۸۰ درصد افزایش بدهد، می‌تواند منجر به رشد تصاعدی در موارد شود و مراقبت‌های بهداشتی درمانده را بیش از این تحت فشار قرار بدهد.

یکی از عواملی که موجب تعجب دانشمندان شد، این بود که B.1.1.7 دارای تعداد قابل ‌توجهی جهش جدید است. طی سال گذشته در گونه B.1.1.7 حدود ۳۰ تا ۳۵ جهش تجمع پیدا کرده است. نرخ جهش B.1.1.7 بالاتر نیست؛ اما به‌ نظر می‌رسد اخیرا دوره‌ی تغییر سریع را گذرانده است.

هر نقطه نشان‌دهنده‌ی یک ژنوم SARS-CoV-2 است و شاخه‌ها ویروس‌های مرتبط را به اجداد آن‌ها متصل می‌کند. مرکز نشان‌دهنده ویروس واردشده به انسان است. ویروس‌هایی که از مرکز دورتر هستند، جهش‌های بیشتری دارند. مواردی که به رنگ طلایی نشان داده شده‌اند، سه گونه‌ی جدید هستند.

ویروس ممکن است به‌وسیله‌ی فرد دارای نقص ایمنی حمل شده باشد. افرادی دارای سیستم ایمنی ضعیف‌تر، به‌طور مداوم در حال مبارزه با ویروس‌ها و دچار عفونت‌های طولانی‌مدت، ٰدوره‌های مکرر تکثیر ویروس و پاسخ ایمنی جزئی هستند که ویروس به‌طور پیوسته دربرابر آن تکامل پیدا می‌کند.

گزارش‌های پژوهش‌های اولیه که هنور تأیید نشده‌اند، دو گونه‌ی جدید نگران‌کننده از ویروس را توصیف کرده‌اند که یکی از آفریقای جنوبی (B.1.351) و دیگری از برزیل (P1) منشأ گرفته است. هر دو گونه اخیرا دچار جهش‌هایی شده‌اند و فراوانی آن‌ها در جمعیت‌های محلی به‌سرعت افزایش پیدا کرده است. دانشمندان در حال جمع آوری داده‌های مورد نیاز برای تأیید این موضوع هستند که علت این امر انتخاب برای انتقال بالاتر است و نه شانس.

در تکامل این گونه‌ها، انتخاب دو نقش ایفا می‌کند. ابتدا به نقش آن در افرادی توجه کنید که در آن‌ها تعداد زیادی جهش ظاهر شده است. ۲۳ جهش B.1.1.7 و ۲۱ جهش P1 به‌طور تصادفی در سراسر ژنوم پخش نشده‌اند؛ بلکه در ژن کدکننده‌ی پروتئین اسپایک تجمع پیدا کرده‌اند.

تغییری در اسپایک که N501Y نامیده می‌شود، به‌طور مستقل در هر سه گونه و در بیماران دارای نقص ایمنی مورد مطالعه در آمریکا و بریتانیا ظاهر شده است. تغییرات دیگر در اسپایک (مثلا E484K و del69-70) در دو مورد از این سه گونه مشاهده شده است.

به‌جز اسپایک، گونه‌های مدنظر دارای جهش مشترک دیگری هستند که بخش کوچکی از پروتئینی به نام پروتئین غیر ساختاری ۶ (NSP6) را حذف می‌کند. هنوز نمی‌دانیم نتیجه‌ی این حذف چیست؛ اما پروتئین مذکور در یکی از ویروس‌های کرونای نزدیک، یکی از سیستم‌های دفاعی سلول را فریب می‌دهد و ممکن است موجب افزایش عفونت ویروس کرونا شود. پروتئین NSP6 همچنین با ربودن سیستم مذکور، به تکثیر ژنوم ویروسی کمک کند. در هر دو حالت، حذف ممکن است توانایی غلبه ویروس بر سلول و تکثیر درون آن را تغییر دهد.

تکامل موازی جهش‌های یکسان در کشورهای مختلف و در بیماران مبتلا به نقص ایمنی مختلف، نشان می‌دهد که آن‌ها برای ویروس مزیت انتخابی فراهم می‌کنند تا بتواند از سیستم ایمنی افرادی که جهش‌ها در آن‌ها رخ داده است، فرار کند. برای N501Y، آزمایش‌های انجام‌شده در موش این موضوع را نشان داده است.

اما چه عاملی نرخ انتقال بالاتر از فردی به فرد دیگر را توضیح می‌دهد؟ پاسخ به این سؤال چالش‌برانگیز است، زیرا جهش‌های زیادی که به یک‌باره به وجود آمده‌اند، اکنون در این گونه‌ها همراه هم وجود دارند و ممکن است هر یک یا ترکیبی از آن‌ها باشد که منجر به مزیت انتقال شود.

علاوه‌براین، چند مورد از این گونه‌ها قبلا به‌تنهایی به وجود آمده‌اند و منجر به انتشار سریع نشد‌ه‌اند. مطالعه‌ای نشان داد که N501Y به‌تنهایی مزیت انتقال ناچیزی دارد و فقط در صورتی که با مجموعه جهش‌های مشاهده‌شده در B.1.1.7 همراه شود، فراوانی آن سریع افزایش می‌یابد.

داستان تکامل کووید هنوز کامل نشده است؛ اما پیام مهمی دارد. مزیت انتقال ۴۰ تا ۸۰ درصد گونه‌ی B.1.1.7 و به‌طور بالقوه گونه‌های B.1.351 و P1، طی چند ماه آینده بسیاری از کشورها را تحت ‌فشار قرار خواهد داد. ما در رقابتی علیه تکامل ویروسی هستیم و باید با بیشترین سرعت ممکن واکسیناسیون را اجرا و جریان گونه‌ها را با محدود کردن تعاملات و مسافرت مهار کنیم و با افزایش نظارت و ردیابی تماس، جلوی انتشار ویروس را بگیریم.