شناسایی یک مظنون جدید در انتقال اولین کروناویروس به انسان

به گزارش خبرگزاری برنا و به نقل از مدیکال اکسپرس، از زمان شیوع ویروس "SARS-CoV-۲" یا همان کروناویروس جدید، دانشمندان در تلاش هستند تا گونه‌های منشاء را شناسایی کنند تا بفهمند اولین کروناویروس جدید چطور از حیوانات به انسان سرایت کرده و باعث شیوع بیماری همه‌گیر کووید-۱۹ با بیش از دو میلیون نفر ابتلا در سراسر جهان شده است.

دانشمندان به دنبال حیوانات واسطه بین خفاش و انسان هستند که میزبان بسیاری از ویروس‌های خانواده کرونا و اولین سرایت دهنده "SARS-CoV-۲" به انسان بوده‌اند.

تاکنون بسیاری از حیوانات، از مارها گرفته تا پنگولین‌ها(پولک پوست) به عنوان واسطه احتمالی مطرح شده‌اند، اما ویروس‌های جدا شده از آنها بسیار با "SARS-CoV-۲" متفاوت است.

اکنون "شوهوا شیا" استاد زیست شناسی دانشگاه "اُتاوا" با ردیابی کروناویروس‌ها در گونه‌های مختلف حیوانی، احتمال داده است که سگ‌های ولگرد -به طور خاص روده سگ‌ها- ممکن است منشأ بیماری همه‌گیر کووید-۱۹ باشد.

"شیا" می‌گوید: مشاهدات ما امکان ایجاد یک فرضیه جدید برای مبدا انتقال اولیه SARS-CoV-۲ را فراهم کرده است. اولین کروناویروس جدید و نزدیک‌ترین فامیل آن یعنی کروناویروس خفاش، روده سگ سانان را آلوده کرده است و به احتمال زیاد منجر به تکامل سریع ویروس در سگ‌ها و انتقال آن به انسان شده است. این نشان از اهمیت نظارت بر کروناویروس‌های سارس-مانند در سگ‌های وحشی در راه مبارزه با SARS-CoV-۲ دارد.

این یافته‌ها در مجله Molecular Biology and Evolution منتشر شده است.

پروفسور "شیا" به مدت طولانی نشانه‌های مولکولی ویروس‌ها را در میزبان‌های مختلف مطالعه کرده است. هنگامی که ویروس‌ها به یک میزبان حمله می‌کنند، ژنوم آنها در جنگ با سیستم ایمنی میزبان غالباً با ایجاد تغییرات و سازگاری‌های جدید تغییر می‌کند.

انسان‌ها و پستانداران یک پروتئین ضدویروسی کلیدی به نام ZAP دارند که می‌تواند با جلوگیری از تکثیر ویروس در میزبان و تخریب ژنوم آن، ویروس را متوقف کند. هدف ویروس، یک جفت نویسه شیمیایی به نام "CpG dinucleotides" است که در ژنوم RNA وجود دارد. این نویسه به عنوان نشانه‌ای عمل می‌کند که سیستم ایمنی بدن برای جستجو و از بین بردن ویروس از آن استفاده می‌کند.

ZAP در ریه‌های انسان گشت می‌زند و در مقادیر زیادی در مغز استخوان و غدد لنفاوی ساخته می‌شود، جایی که سیستم ایمنی بدن ابتدا حمله خود را از آنجا آغاز می‌کند.

اما نشان داده شده است که ویروس‌ها می توانند آن را به عقب برانند. کروناویروس‌های تک رشته‌ای مانند "SARS-CoV" می‌توانند با کاهش نشانه CpG از ZAP دوری کنند، بنابراین ZAP را ناتوان جلوه می‌دهند.

بررسی مشابه روی ویروس HIV نشان می‌دهد که این ویروس از همین ترفند تکاملی برای از دست دادن CpG و فرار از دفاع‌های ضد ویروسی انسان بهره برده است. یکی از پیامدهای این امر این است که سایر دینوکلئوتیدهای CpG بر روی ژنوم ویروسی از نظر عملکردی برای ویروس مهم هستند و می‌توانند به عنوان هدف اصلاح برای کاهش قدرت ویروس در توسعه واکسن مهم باشند.

"شیا" افزود: به کاهش مقدار CpG در یک پاتوژن ویروسی به عنوان یک تهدید افزایشی برای سلامت عمومی فکر کنید، در حالی که افزایش مقدار CpG تهدید چنین پاتوژن‌های ویروسی را کاهش می‌دهد. ویروس با افزایش مقدار CpG بهتر توسط سیستم ایمنی بدن میزبان مورد هدف قرار می‌گیرد و منجر به کاهش قدرت آن می‌شود که شبیه یک واکسن طبیعی عمل می‌کند.

محققان برای انجام این مطالعه، تمام ۱۲۵۲ ژنوم بتاکروناویروس با طول کامل که تاکنون در "GenBank" واریز شده‌اند را بررسی کرد. "شیا" دریافت که SARS-CoV-۲ و خویشاوند نزدیک آن یعنی کروناویروس خفاش موسوم به "BatCoV RaTG۱۳" کمترین مقدار CpG را در بین خانواده کروناویروس دارد.

وی ادامه داد: جالب‌ترین الگو، تغییر رو به پایین و جدا شده در ژنوم ویروسی CpG در خانواده منتهی به "BatCoV RaTG۱۳" است که گزارش شده در سال ۲۰۱۳ از خفاش‌ها در استان یونان(Yunnan) چین نمونه برداری شد، اما پس از شیوع کووید-۱۹ در اواخر ۲۰۱۹ در موسسه ویروس شناسی ووهان مورد بررسی قرار گرفت. این ژنوم کروناویروس خفاش نزدیکترین هم خانواده "SARS-CoV-۲" با ۹۶ درصد شباهت است.

"شیا" می‌گوید: در این زمینه مایه تاسف است که "BatCoV RaTG۱۳" در سال ۲۰۱۳ مورد بررسی قرار نگرفته است.

پایین آمدن CpG ممکن است به دلیل دو پیامد بسیار مهم به عنوان هشدار دهنده عمل کند. اول اینکه ویروس احتمالاً در بافتی با بیان زیاد ZAP تکامل یافته است که برای ژنوم‌های ویروسی با مقادیر کم CpG میزبان خوبی است. دوم و مهم‌تر از همه، بقای ویروس نشان می‌دهد که با موفقیت از دفاع ضد ویروسی ZAP فرار کرده است. به عبارت دیگر، ویروس برای انسان پنهان و خطرناک شده است.

شیا از ابزار CpG برای بررسی مجدد منشأ بیماری MERS از شتر استفاده کرد و دریافت که این ویروس‌ها که دستگاه گوارش شتر را آلوده می‌کنند نیز از آنهایی که سیستم تنفسی شتر را آلوده می‌کنند دارای CpG ژنومی کمتری هستند.

هنگامی که محققان این داده‌ها را در سگ‌ها مورد بررسی قرار دادند، دریافتند که تنها ژنوم‌های ناشی از کروناویروس‌های سگ سانان(CCoVs) که باعث ایجاد بیماری روده‌ای بسیار مسری در سراسر جهان در سگ‌ها می‌شود، دارای مقادیر CpG ژنومی شبیه به موارد مشاهده شده در "SARS-CoV-۲" و "BatCoV RaTG۱۳" هستند.

ضمن اینکه سگ‌ها مانند شترها دارای کروناویروس‌هایی هستند که دستگاه گوارش آنها را با CpG کمتری نسبت به آنچه سیستم تنفسی آنها را آلوده می‌کند، مبتلا می‌کند.

علاوه بر این، گیرنده سلولی شناخته شده برای ورود "SARS-CoV-۲" به سلول، "ACE۲" نام دارد. این گیرنده در دستگاه گوارش انسان در بالاترین سطح در روده کوچک و اثنی عشر با بیان نسبتاً کم در ریه ساخته می شود. این نشان می‌دهد که سیستم‌های گوارشی پستانداران احتمالاً یک هدف اصلی آلودگی به کروناویروس‌ها هستند.

"شیا" می‌گوید: این فرضیه مطابق با این تفسیر است که میزان کم CpG در "SARS-CoV-۲" با تکامل در سیستم های گوارشی پستانداران حاصل شده است و یک گزارش اخیر تأیید کرده است که بخش قابل توجهی از بیماران مبتلا به کووید-۱۹ از ناراحتی گوارشی نیز رنج می‌برند. در حقیقت ۴۸.۵ درصد از آنها با گزارش علائم گوارشی، خود را به مراکز درمانی معرفی کرده‌اند.

انسان‌ها نیز گونه دیگری برای میزبانی از تولید ژنوم‌های کروناویروس با مقادیر کم CpG ژنومی هستند. در یک مطالعه جامع روی ۱۲ بیمار اولی که در ایالات متحده به کووید-۱۹ مبتلا شدند، یک بیمار اسهال را به عنوان علامت اولیه قبل از بروز تب و سرفه گزارش کرده است و نمونه‌های مدفوع ۷ نفر از این ۱۰ بیمار نشان از ابتلا به اسهال سه بیمار بود.

سگ سانان اغلب ناحیه مقعد و دستگاه تناسلی خود را نه تنها قبل جفت‌گیری بلکه در شرایط دیگر نیز می‌لیسند. چنین رفتاری انتقال ویروس از دستگاه گوارش به دستگاه تنفسی و تبادل بین پاتوژن دستگاه گوارش با دستگاه تنفسی و پاتوژن ریه را تسهیل می‌کند.

براساس نتایج این مطالعه، "شیا" سناریویی را ارائه می‌دهد که در آن ابتدا کروناویروس جدید از خفاش‌ها به سگ‌های ولگرد توسط خوردن از گوشت خفاش‌های آلوده سرایت کرده است. در مرحله بعد، ویروس در روده سگ‌ها شروع به تکامل سریع کرده که منجر به کاهش CpG ژنومی شده است. سرانجام کاهش CpG به ویروس اجازه داده است تا از واکنش سیستم ایمنی به وسیله ZAP در انسان فرار کند و به یک عامل بیماری زای مهلک انسانی تبدیل شود.