قابلیت چشمگیر ویروس کرونا در ترکیب‌کردن ژنوم خود
در هفته‌های اخیر، دانشمندان درباره‌ی گونه‌های جدید ویروس کرونا هشدار داده‌اند که حامل چندین جهش کوچک هستند و برخی از آن‌ها به‌نظر می‌رسد باعث کاهش اثر واکسن‌ها شوند. باوجوداین، این‌ها فقط تغییرات ژنتیکی کوچک نیستند که موجب نگرانی می‌شوند. ویروس کرونای جدید هنگام ساختن نسخه‌هایی از خود، قطعات بزرگی از ژنوم را باهم ترکیب می‌کند. برخلاف جهش‌های کوچک که همه اشتباهات تایپی کوچکی در توالی هستند، پدیده‌ی «نوترکیبی» شبیه خطای بزرگ «کپی و چسباندن» است که در آن نیمه‌ی دوم توالی به‌طورکامل با نسخه‌ی کمی متفاوتی جایگزین می‌شود.
به‌گزارش نیویورک تایمز، مطالعات جدید نشان می‌دهد که نوترکیبی ممکن است به ویروس اجازه دهد تا به روش‌های خطرناکی تغییر شکل پیدا کند؛ اما در بلندمدت، این ماشین‌آلات بیولوژیکی ممکن است روزنه‌ی امیدی ایجاد کند و به پژوهشگران کمک کند داروهایی را پیدا کنند که ویروس را متوقف کند. نلس الده، ژنتیک‌دان دانشگاه یوتا گفت:
تردیدی وجود ندارد که نوترکیبی در حال وقوع است. درواقع، این پدیده احتمالا تا حدودی دست‌کم گرفته شده است و حتی می‌تواند در ظهور برخی از گونه‌های نگران‌کننده مؤثر باشد.
جهش‌های ویروس کرونا که بیشتر افراد درباره‌ی آن شنیده‌اند، مانند جهش‌های موجود در گونه‌ی B.1.351 که اولین‌بار در آفریقای‌جنوبی شناسایی شد، تغییراتی در یک حرف توالی ژنتیکی طولانی ویروس یا RNA هستند. ازآنجاکه ویروس سیستم قوی برای تصحیح کد RNA خود دارد، این جهش‌های کوچک نسبتا کمیاب هستند. درمقابل، نوترکیبی در ویروس‌های کرونا رایج است.
پژوهشگران مرکز پزشکی دانشگاه وندربیلت با سرپرستی ویروس‌شناسی به نام مارک دنیسون اخیرا مطالعه کرده‌اند که فرایند تکثیر ویروس‌های کرونا ازجمله ویروس عامل کووید، یعنی SARS-CoV-2، چگونه منحرف می‌شود. آن‌ها دریافتند که هر سه ویروس هنگام تکثیر جداگانه در آزمایشگاه نوترکیبی گسترده‌ای نشان می‌دهند. دانشمندان نگران هستند که نوترکیبی باعث شود گونه‌های متفاوت ویروس کرونا ترکیب شوند و نسخه‌های خطرناک‌تری از ویروس در بدن فرد ایجاد شود. برای مثال، گونه B.1.1.7 که اولین‌بار در بریتانیا شناسایی شد، چندین جهش دارد که به‌نظر می‌رسید به‌طور ناگهانی ظاهر شده باشند.
دکتر الده گفت نوترکیبی ممکن است جهش‌های گونه‌های مختلف را باهم ادغام کند که به‌طور خودبه‌خودی درون فرد با گذشت زمان به‌وجود آمده یا هم‌زمان فرد را آلوده کرده‌اند. او گفت درحال‌حاضر، این ایده مبتنی‌بر حدس‌و‌گمان است: دیدن آثار نامرئی حاصل از رویداد نوترکیبی واقعا دشوار است و اگرچه آلوده‌شدن هم‌زمان به دو گونه از ویروس امکان‌پذیر است، تصور می‌شود نادر باشد. کاترینا لیتگو، همه‌گیرشناس مؤسسه بیگ‌دیتا آکسفورد در بریتانیا، درباره‌ی وقوع مکرر عفونت هم‌زمان تردید دارد. او معتقد است: «واریانت‌های نگران‌کننده‌ی جدید به ما آموخته‌اند که رویدادهای نادر هنوز‌هم می‌توانند تأثیر زیادی داشته باشند.»
نوترکیبی ممکن است به دو ویروس کرونای متفاوت از یک گروه تاکسونومیک نیز اجازه دهد که برخی از ژن‌های خود را مبادله کنند. دکتر الده و همکارانش برای بررسی دقیق‌تر این خطر، توالی‌های ژنتیکی ویروس‌های کرونای مختلف، ازجمله SARS-CoV-2 و برخی از خویشاوندان دور آن را باهم مقایسه کردند که خوک‌ها و گاوها را آلوده می‌کنند. دانشمندان با استفاده از نرم‌افزار اختصاصی مکان‌هایی را مشخص کردند که در آن توالی‌های ویروس‌ها باهم تطابق و تفاوت داشت. نرم‌افزار نشان می‌داد که در چند قرن گذشته‌ی تکامل ویروس‌ها، بسیاری از رویدادهای نوترکیبی شامل بخش‌هایی از ژنوم بوده است که پروتئین اسپایک را می‌سازد که به ویروس کمک می‌کند وارد سلول‌های انسان شود.
به‌گفته‌ی دانشمندان، این مسئله نگران‌کننده است؛ زیرا می‌تواند مسیری باشد که ازطریق آن ویروسی اساسا ویروس دیگر را برای آلوده‌کردن انسان‌ها مجهز می‌کند. استفان گلدشتاین، ویروس‌شناس نام‌آشنا گفت:
ازطریق نوترکیبی، ویروسی که نمی‌تواند انسان‌ها را آلوده کند، می‌تواند با ویروسی نظیر SARS-CoV-2 نوترکیبی حاصل کند و توالی اسپایک را بگیرد و توانایی عفونی‌کردن انسان‌ها را به‌دست آورد.
یافته‌های جدید که به‌تازگی در قالب پیش‌چاپ منتشر شد، شواهد جدیدی ارائه می‌دهد که ویروس‌های کرونای خویشاوند ازنظر نوترکیبی با یکدیگر کاملا بی‌قاعده رفتار می‌کنند. همچنین، توالی‌های زیادی در ویروس‌های کرونا ظاهر می‌شدند که مشخص نبود از کجا آمده‌اند و پژوهشگران درباره‌ی آن‌ها چیزی نمی‌دانستند. نوترکیبی ویروس‌های کرونا در بین گروه‌های کاملا متفاوت به‌خوبی مطالعه نشده است. دلیل این امر آن است که دولت چنین آزمایش‌هایی را به‌دلیل خطرهای ایمنی باید ارزیابی کند.
فنگ گائو، ویروس‌شناس دانشگاه جینان در گوانگ‌ژو چین، گفت اگرچه نرم‌افزار جدید پژوهشگران یوتا توالی‌های غیرمعمولی را در ویروس‌های کرونا پیدا کرده است، این شاهد محکمی برای نوترکیبی نیست. شاید این‌طور باشد که آن‌ها به‌تنهایی از این راه تکامل پیدا کرده‌اند. دکتر گائو گفت: «تنوع هرچه هم باشد، به‌معنای نوترکیبی نیست. این حالت می‌تواند با واگرایی گسترده طی تکامل ویروسی ایجاد شود.» وینسنت مونستر، بوم‌شناس مؤسسه ملی آلرژی و بیماری‌های عفونی نیز گفت دانشمندان دانش محدودی در این زمینه دارند که آیا نوترکیبی می‌تواند به ایجاد ویروس‌های پاندمیک جدیدی منجر شود.
بااین‌حال، شواهد در حال افزایش است. دکتر مونستر و همکارانش در مطالعه‌ای تازه‌منتشر‌شده اعلام کردند احتمالا روششان نوترکیبی بوده است که در آن SARS-CoV-2 و ویروس عامل شیوع سارس در سال ۲۰۰۳ به نسخه‌ای از پروتئین اسپایک دست پیدا کردند و به آن‌ها اجازه می‌دهد ماهرانه وارد سلول‌های انسانی شوند. پروتئین اسپایک به نقطه‌ی ورودی خاصی در سلول‌های انسانی به نام ACE2 متصل می‌شود. براین‌اساس، پژوهشگران خواستار نظارت بیشتر بر ویروس‌های کرونا برای بررسی این مسئله هستند که آیا ویروس‌های دیگری وجود دارند که از ACE2 استفاده می‌کنند و ممکن است تهدیدهای مشابهی برای انسان‌ها ایجاد کنند.
برخی دانشمندان مشغول مطالعه ماشین‌آلات نوترکیبی نه‌تنها برای دفع دنیاگیری آینده، بلکه برای کمک به مبارزه با ویروس کنونی هستند. برای مثال، در مطالعه‌ای روی نوترکیبی سه ویروس کرونا دکتر دنیسون از وندربیلت دریافت که مهار آنزیمی به نام nsp14-ExoN در ویروس کرونای موش موجب فروکش‌کردن رویدادهای نوترکیبی می‌شود. این امر نشان می‌دهد که آنزیم مذکور برای توانایی ویروس ازنظر ترکیب و تطابق RNA هنگام تکثیر حیاتی است. اکنون دکتر دنیسون و ساندرا ولر، ویروس‌شناس دانشکده پزشکی دانشگاه کنتیکت، در حال بررسی این موضوع هستند که آیا این بینش می‌تواند به درمان افراد مبتلا به کووید کمک کند.
داروهای ضدویروسی خاصی مانند رمدسیویر با ایجاد اختلال در فرایند تکثیر ویروس با عفونت‌ها مبارزه می‌کنند؛ اما این داروها به‌اندازه‌ای که برخی امیدوار بودند، روی ویروس‌های کرونا اثرگذار نیستند. در این زمینه، یکی از تئوری‌‌های مطرح‌شده آن است که آنزیم nsp14-ExoN خطاهای ناشی از این داروها را حذف می‌کند و این طریق ویروس را نجات می‌دهد.
پژوهشگرانی مانند دکتر دنیسون و دکتر ولر به‌دنبال داروهایی هستند که فعالیت nsp14-ExoN را مهار و به تأثیر بیشتر رمدسیویر و داروهای ضدویروس دیگر کمک کند. دکتر ولر این رویکرد را با درمان‌های ترکیبی HIV تشبیه می‌کند که مولکول‌هایی را باهم ترکیب می‌کند و روی جنبه‌های مختلف تکثیر ویروس اثر می‌گذارند. او گفت: «برای ویروس‌های کرونا به درمان ترکیبی نیاز داریم.» دکتر ولر خاطرنشان می‌کند که nsp14-ExoN در بین ویروس‌های کرونا مشترک است؛ بنابراین، دارویی که با موفقیت آن را سرکوب کند، می‌تواند دربرابر ویروس‌های دیگری به‌جز SARS-CoV-2 نیز عمل کند. او و دکتر دنیسون هنوز در مراحل اولیه کشف دارو هستند و مولکول‌های متفاوتی را در سلول‌ها آزمایش می‌کنند.
دانشمندان دیگر معتقدند که این روش نه‌تنها برای بهبود عملکرد داروهایی مانند رمدسیویر مفید است؛ بلکه می‌تواند مانع از این شود که ویروس اشتباهاتی را برطرف کند که طی تکثیر رخ می‌دهد. دکتر گلدشتاین گفت: «فکر می‌کنم این ایده‌ی هوشمندانه‌ای است؛ زیرا ویروس را به‌سمت «فاجعه خطا» پیش می‌برید؛ یعنی ویروس اساسا به‌حدی جهش پیدا می‌کند که برای خودش نیز کشنده است.»