یک عفونت بلندمدت ممکن است روند دنیاگیری کووید ۱۹ را تغییر داده باشد

درون بدن هر فرد زنده‌ای که به کووید ۱۹ آلوده می‌شود، ویروس عامل بیماری می‌تواند تغییر پیدا کند. در این فرایند، ویروس می‌تواند کشنده‌تر و قابل‌انتقال‌تر یا مقاوم‌تر دربرابر واکسن‌هایی شود که امید زیادی به آن‌ها داریم. خوشبختانه بیولوژی SARS-CoV-2 بدین‌معنا است که چنین تغییراتی به‌آهستگی رخ می‌دهد و تغییراتی که رخ می‌دهد، در بیشتر مواقع نمی‌توانند بمانند و فراوان شوند.

جهش‌ها مانند دنیاگیری شبیه بازی اعداد هستند. هر فردی که تازه آلوده می‌شود، فرصت دیگری برای ویروس مهیا می‌کند تا شکل جدیدی به خود گیرد. به‌گزارش وایرد، تاکنون SARS-CoV-2 حداقل ۱۰۶ میلیون نفر را در سراسر جهان آلوده و چندین هزار جهش حاصل کرده است. بیشتر این تغییرات آهسته و بی‌نتیجه هستند و کسی هرگز متوجه حضور آن‌ها نخواهد شد؛ اما در برخی افراد، ویروس بسیار موفق می‌شود.

این ظاهرا اتفاقی است که سپتامبر ۲۰۲۰ در کنت در کشور انگلیس رخ داد. سرعت جهش ویروس SARS-CoV-2 معمولا کند است. ما می‌توانیم این اتفاق را ببینیم در ژنوم ویروسی که تقریبا سی‌هزار حرف دارد، در هر زمان یک حرف تغییر می‌کند؛ اما در جهشی بزرگ، گونه‌ی بریتانیایی هفده مورد از این تغییرات را به‌دست آورد. هشت مورد از جهش‌های مذکور در ژنی اتفاق افتاد که کدکننده‌ی پروتئین اسپایک است. اسپایک همچون قلابی است که ویروس از آن برای اتصال و ورود به سلول‌های انسانی استفاده می‌کند. اگر ژنوم SARS-CoV-2 را مانند شعری در نظر بگیریم که سی‌هزار حرف دارد، گونه‌ی بریتانیایی اولین خط را بازنویسی کرد و در این فرایند، معنای آن را به‌شدت تغییر داد.

ظهور واریانت بریتانیایی دانشمندان را با این سؤال مواجه کرد که ویروس چگونه این جهش ژنتیکی را به‌طور ناگهانی به‌دست آورده است یا خیر. فرضیه‌ی اصلی این است که گونه‌ی جدید فقط در یک شخص تکامل یافته است که برای مدت طولانی به SARS-CoV-2 آلوده بوده و ویروس درون بدنش توانسته است به شکل جدید و واگیردارتری تکامل پیدا کند. ظهور گونه‌ی جدید جهان را به واکنش واداشت: مرزها بسته شد و کشورها باردیگر به وضعیت خانه‌نشینی درآمدند و واکسن‌ها دوباره آزمایش شدند.

هیچ‌یک از این اقدامات برای متوقف‌کردن انتشار گونه‌ی بریتانیایی ویروس کرونا موسوم به B.1.1.7 کافی نبود. گونه‌ی جدید اکنون در ۷۵ کشور شناسایی شده است و به‌صورت محلی در برزیل، کانادا، چین، آمریکا و بیشتر اروپا در حال انتشار است. گونه‌ی B.1.1.7 که قابلیت انتقال آن تا ۷۰ درصد بیشتر از گونه‌های دیگر ویروس کرونا است، اکنون علت بیشتر موارد جدید در انگلیس محسوب می‌شود. ۲۲ ژانویه، پاتریک والنس، مدیر ارشد علمی بریتانیا، نگرانی دیگری به این فهرست افزود: داده‌های اولیه نشان می‌دهند که گونه‌ی جدید ممکن است از گونه‌های دیگر ۳۰ درصد کشنده‌تر باشد.

عفونت‌های مزمن رویدادهای نادری هستند؛ اما میزبان‌های کافی دراختیار ویروس قرار می‌دهند تا آن‌ها را آلوده کند؛ زیرا این رویدادهای نادر قطعا رخ خواهند داد. اکنون درحالی‌که گونه‌های نگران‌کننده جدید در مناطق دیگر جهان در حال انتشار هستند، دانشمندان برای درک نقشی تلاش می‌کنند که ممکن است عفونت‌های مزمن در ظهور گونه‌های جدید داشته باشد و به این موضوع اشاره می‌کنند که چگونه می‌توان از این رویدادها پیشگیری کرد.

ویروس SARS-CoV-2 ممکن است ویروسی باشد که در طول تاریخ، بیش از هر عامل بیماری‌زای دیگری نظارت شده است. در مدت سیزده ماه، از زمانی‌که ویروس‌شناسانی به نام ژانگ یونگ‌ژن و ادوارد هولمز ژنوم کامل ویروس را منتشر کردند، بیش از ۳۶۰ هزار ژنوم SARS-CoV-2 توالی‌یابی و روی پلتفرم ژنوم‌های ویروسی GISAID بارگذاری شده است. تقریبا نیمی از این ژنوم‌ها مربوط به بریتانیا است که تقریبا ۱۰ درصد از آزمایش‌های مثبت کووید ۱۹ خود را توالی‌یابی می‌کند؛ به‌همین‌علت، برای تشخیص گونه‌های جدید به‌عنوان زنگ هشداری عمل می‌کند.

همان‌طورکه B.1.1.7 نشان داده است، سرعتی که طبق آن ‌گونه‌ها شناسایی می‌شوند، از نظر مرحله‌ی بعدی دنیاگیری مهم خواهد بود؛ اما نظارت ژنومی فقط تصویری جزئی از نحوه‌ی تغییر ویروس ارائه می‌دهد. اولین نمونه از گونه‌ی بریتانیایی ۲۰ سپتامبر در کنت شناسایی و سپس روز بعد در نمونه‌ی دیگری از لندن پیدا شد. ظاهر گونه‌ی جدید در پایگاه داده ژنومیک به‌تنهایی اطلاعات زیادی درباره‌ی مسیر ویروس ارائه نمی‌دهد. الیور پیبوس، استاد تکامل و بیماری‌های عفونی در دانشگاه آکسفورد می‌گوید: «این فقط یک ژنوم در میان هزاران ژنوم در هفته است و لزوما به‌چشم نمی‌آید.» گونه‌های جدید SARS-CoV-2 همیشه در حال ایجاد هستند؛ اما بیشتر آن‌ها به جایی نمی‌رسند.

حضور این گونه زمانی آشکار شد که اقدامات خانه‌نشینی در کنت بی‌نتیجه ماند و سازمان سلامت عمومی انگلیس متوجه شد که شیوع را گونه‌ی جدیدی هدایت می‌کند. تا هفته‌ی اول دسامبر، مشخص شد که در برخی از مناطق بریتانیا گونه‌ی جدید به‌سرعت در حال تبدیل به گونه‌ی غالب است. از ۹۱۵ مورد گونه‌ی جدید که در گزارش اولیه‌ی سازمان سلامت عمومی انگلیس درباره‌ی شیوع شناسایی شد، چهار مورد مربوط به سپتامبر بود و ۷۹ مورد در اکتبر ثبت شده بودند و نوامبر نیز ۸۲۸ مورد وجود داشت. داده‌های حاصل از موارد مثبت به مقام‌های بهداشتی سرنخ مهمی درباره‌ی رفتار گونه‌ی جدید ارائه داد: به‌نظر می‌رسید گونه‌ی مذکور درمقایسه‌با گونه‌های موجود راحت‌تر منتقل شود؛ اما داده‌ها نمی‌توانستند توضیح دهند گونه‌ی جدید از کجا آمده است. ظهور گونه‌ی بریتانیایی با هفده تغییر ژنتیکیِ مهم، به‌نظر می‌رسید برخلاف چیزی باشد که از نحوه‌ی تکامل ویروس‌های کرونا می‌دانیم.

ازنظر تکاملی، سرعت تغییرات ژنتیکی SARS-CoV-2 آهسته است. ویروس‌ها زمانی جهش پیدا می‌کنند که حین تولید نسخه‌هایی از خود، دچار خطاهای ژنتیکی کوچک می‌شوند؛ ولی ویروس‌های کرونا ترفند دیگری تکامل داده‌اند که موجب می‌شود فرایند نسخه‌برداری با دقت بیشتری انجام شود. این ویروس‌ها پروتئین‌هایی دارند که خطاهای موجود در RNA را شناسایی و اصلاح می‌کند و این امر موجب کاهش تعداد خطاهایی می‌شود که در ژنوم آن‌ها تجمع پیدا می‌کند.

ویروس SARS-CoV-2 معمولا در طول یک ماه، یکی‌دو جهش ایجاد می‌کند و سرعت جهشش از ویروس آنفلوانزا یا فلج اطفال کمتر و از سرخک بیشتر است. آدام لورینگ، دانشیار دانشکده‌ی پزشکی دانشگاه میشیگان، تکامل RNA ویروس‌هایی مانند SARS-CoV-2 را مطالعه می‌کند. وی می‌گوید: «دیدن اینکه گونه‌ای به‌طور ناگهانی ظاهر شده است که هفده تغییر دارد، غیرعادی بود و نشان می‌داد اتفاق غیرعادی رخ داده است.»

احتمال اینکه هر جهشی که اتفاق می‌افتد، این بخت را به‌دست آورد که به سویه‌ی غالب شیوع تبدیل شود، بسیار کم است. گرچه ویروس SARS-CoV-2 چند روز بعد از آلوده ‌ردن فرد شروع به تکثیر می‌کند و در این فرایند تعداد زیادی ویروس تولید می‌شود که ازنظر ژنتیکی متمایز هستند، بیشتر این جهش‌ها هیچ‌گاه زیاد نمی‌شوند تا بخش مهمی از ویروس‌های موجود درون یک میزبان را تشکیل دهند. لورینگ می‌گوید: «بیشتر آن‌ها بن‌بست هستند و به جایی نمی‌رسند. آن‌ها درون فرد از بین می‌روند و هرگز متوجه آن‌ها نمی‌شویم.»

وقتی ویروس‌ها جهش پیدا می‌کنند، معمولا با چنان سرعت کمی دچار تغییرات می‌شوند که همه‌گیرشناسان می‌توانند پیدایش سویه‌ی جدید را در زمان واقعی ببینند. متمایز بودن گونه‌ی بریتانیایی به دو داستان منشا احتمالی اشاره داشت: یا ویروس در خارج از کشور جهش پیدا کرده بود و پس از ورود به بریتانیا شناسایی شد یا اینکه بسیاری از آن تغییرات درون یک شخص رخ داده بود.

ازآنجاکه بیشتر کشورها از سطح چشمگیر نظارت ژنومی موجود در بریتانیا بهره نمی‌برند، غیرممکن است به‌طور قطعی مشخص کنیم که آیا این گونه از کنت نشئت گرفته بود یا فقط اولین‌بار در این منطقه شناسایی شد. به‌گفته‌ی پیبوس، بیشتر کشورهایی که تحت‌تأثیر گونه‌ی جدید قرار گرفتند، روابط مسافرتی قوی با بریتانیا دارند که نشان می‌دهد این کشور منشأ آن بوده است.

احتمال سوم این است که گونه‌ی جدید ازطریق فرایندی به نام نوترکیبی پدید آمده باشد. ویروس‌ها گاهی بخش‌های از ژنوم خود را با بخش‌هایی از ژنوم ویروس‌های مشابه عوض می‌کنند و با یک حرکت مجموعه‌ای از جهش‌ها را به‌دست می‌آورند‌. بااین‌حال، زیست‌شناسان تکاملی شاهدی از سویه‌های اجدادی آن در بریتانیا ندیده‌اند که ممکن است باهم ترکیب شده و گونه‌ی بریتانیایی را ایجاد کرده باشند. بدین‌ترتیب، فرضیه‌ای احتمالی باقی می‌ماند: گونه‌ی بریتانیا فقط از یک نفر پدید آمده است.

برای بیشتر افرادی که آلوده می‌شوند، کووید ۱۹ دو هفته طول می‌کشد. آزمایش ویروس در افرادی که به موارد خفیف مبتلا می‌شوند، معمولا دَه روز پس از بروز اولین علائم منفی می‌شود. در موارد شدیدتر، افراد می‌توانند تا بیست روز پس از اولین علائم انتشار ویروس را ادامه دهند. برای برخی از بیماران نیز عفونت‌های کووید ۱۹ ‌مدت بسیار بیشتری طول می‌کشد.

چندین مورد مستند از بیماران مبتلا به عفونت‌های مزمن کووید ۱۹ وجود دارد که عفونت آن‌ها چند ماه طول کشید. لورینگ با همکارانش در دانشگاه میشیگان عفونت مردی را مستند کردند که ویروسِ در حال تکثیر حداقل ۱۱۹ روز در بدنش وجود داشت. لورینگ با تجزیه‌و‌تحلیل ژنوم نمونه‌های ویروسی مختلف می‌دید که در زمان‌های متفاوتی در جریان عفونت بیمار گرفته شده بود که ویروس به‌طور پیوسته در حال تجمع تغییرات ژنتیکی است و نمونه‌ای از نحوه‌ی جهش‌یافتن SARS-CoV-2 درون جمعیت کلی است، با این تفاوت که همه‌چیز درون میزبان انسانی رخ می‌دهد.

ویروس SARS-CoV-2، تنها ویروسی نیست که می‌تواند مدت زمان غیرعادی در بدن انسان بماند؛ چراکه برای مثال، RNA ویروس ابولا یک سال پس از بهبودی در منی مردی شناسایی شد. برخی افراد برای بیش از شش ماه دچار عفونت نوروویروس هستند. نوروویروس میکروب شایع معده است که موجب استفراغ و اسهال می‌شود. مردی در بریتانیا ویروس فلج اطفال عفونی را حداقل ۲۸ سال دفع می‌کرد. این مرد برای چنان مدت طولانی در حال دفع ویروس جهش‌یافته بود که پژوهشگران درباره‌ی عفونت وی نوشتند او و سایر دفع‌کنندگان مزمن خطری آشکاری برای برنامه ریشه‌کنی فلج اطفال ایجاد می‌کنند.

کسانی که به‌طورمزمن عفونی می‌شوند، معمولا وجه مشترکی دارند: سیستم ایمنی آن‌ها مشکلی دارد که موجب می‌شود رهایی کامل از عفونت برای آن‌ها غیرممکن شود. مردی که لورینگ مطالعه کرد، برای سرطان گره‌های لنفاوی شیمی‌درمانی می‌شد که احتمالا تولید سلول‌هایی را مختل کرده بود که دربرابر ویروس‌های جدید پاسخ می‌دهند. مردی که ویروس فلج اطفال را حداقل ۲۸ سال دفع می‌کرد، دچار اختلالی به نام نقص ایمنی متغیر شایع بود که تعداد آنتی‌بادی‌های موجود در خون را کاهش می‌دهد و مبارزه با عفونت‌ها را برای بدن دشوارتر می‌کند.

افرادی که سیستم ایمنی ضعیفی دارند، محیط منحصر‌به‌فردی برای ویروس‌هایی مانند SARS-CoV-2 فراهم می‌کنند. فردی که سیستم ایمنی ضعیفی دارد، به‌جای اینکه عفونت را سریعا پاک‌سازی کند، ممکن است فقط تا حدی عفونت را از بین ببرد و جمعیتی از ویروس‌های از نظر ژنتیکی محکم‌تر را برجای بگذارد که دوباره بازمی‌گردند و این چرخه را از سر می‌گیرند. در این افراد، ویروس می‌تواند با سرعت چشمگیری تکامل پیدا کند. اِما هودکروفت، پژوهشگر دانشگاه برن سوئیس، روی پروژه‌ی Nextstrain کار می‌کند. این پروژه‌ای متن‌باز است که تغییرات ژنتیکی SARS-CoV-2 و پاتوژن‌های دیگر را دنبال می‌کند. هودکروفت می‌گوید: «سیستم ایمنی آن‌ها به‌طور‌مداوم در حال مبارزه با ویروس است؛ بنابراین ویروس فرصتی برای آموختن نحوه‌ی زندگی با سیستم ایمنی انسان دارد»

این شبیه چیزی است که در مقیاس جهانی در حال اتفاق‌افتادن است. انتخاب طبیعی به‌آرامی ممکن است ویروس را درجهت انتقال راحت‌تر یا مقاوم شدن دربرابر پاسخ ایمنی سوق دهد؛ اما در محیط بدن انسان این تغییرات می‌تواند سرعت بگیرد. راوی گوپتا، استاد میکروب‌شناسی دانشگاه کمبریج، تکامل SARS-CoV-2 را در مردی مبتلا به لنفوم مطالعه کرد که شیمی‌درمانی شده بود و قبل از مرگ، ۱۰۲ روز به‌طور‌مزمن به ویروس آلوده بود.

پس از اینکه با پلاسمای خون بیمار بهبودیافته از کووید ۱۹ درمان شد، در روز شصت‌وسوم بیماری، ساختار ژنتیکی ویروس‌های SARS-CoV-2 درون بدن مرد بیمار شروع به تغییر کرد. تا روز هشتادودوم، ویروس‌های دارای حذف شش‌حرفی در ژن اسپایک به جمعیت غالب تبدیل شده بودند. به‌نظر می‌رسد این حذف که ΔH69/V70Δ نامیده می‌شود، تا حدودی علت افزایش انتقال گونه‌ی B.1.1.7 نیز باشد؛ زیرا ورود ویروس به سلول‌های میزبان را راحت‌تر می‌کند. همین جهش در بیمار دیگری نیز شناسایی شد که به‌طور مزمن دچار عفونت بود. بیمار مذکور زنی ۴۷ ساله بود که در بیمارستانی در سنت‌پترزبورگ بستری شد و بیش از چهار ماه بیمار بود.

درون بدن مردی که گوپتا و همکارانش مطالعه کردند، ترکیب جمعیت ویروسی مدام در حال تغییر بود. تا روز هشتادوششم، زیرمجموعه‌ای از SARS-CoV-2 با جهش متفاوتی در ژن اسپایک بر جمعیت ویروس‌های دارای جهش ΔH69/V70Δ غلبه کردند. یک هفته بعد، این دو جمعیت به‌سختی مشاهده‌شدنی بودند و جهش جدیدی به سویه‌ی رایج تبدیل شده بود. از دیدگاه گوپنا، این کشمکش دوطرفه احتمالا توضیحی برای ظهور گونه‌ی بریتانیایی است. وی می‌گوید: «آنچه ازنظر بیولوژیکی درون بدن فرد رخ می‌دهد، احتمالا این مسئله را توضیح خواهد داد؛ زیرا فشارهای انتخاب بسیار متفاوتی وجود دارد.»

ازآنجاکه SARS-CoV-2 نسبتا سریع سلول‌ها را آلوده می‌کند، در بیشتر مواقع وارد میزبان می‌شود، تکثیر پیدا می‌کند، سپس به‌سرعت فرد دیگری را آلوده می‌کند و زمان کمی دراختیار دارد تا تغییرات ژنتیکی زیادی کند. وقتی ویروس وارد بدن فردی می‌شود که سیستم ایمنی‌اش مشکل دارد، بدن وی دائما فشارهای تکاملی را روی ویروس اعمال و ویروس را وادار می‌کند که به اَشکال جدید و در برخی مواقع، به اَشکال عفونی‌تری تکامل پیدا کند.

ممکن است هرگز به‌طورقطعی متوجه نشویم که گونه‌ی بریتانیایی چگونه ظاهر شد؛ اما می‌توانیم برای ردیابی و درک نحوه‌ی جهش پیدا‌کردن ویروس درون افرادی که به‌طور‌مزمن بیمار هستند، کارهای بیشتری انجام دهیم. گوپتا می‌گوید: «در شرایط ایدئال، می‌دانیم چه کسانی ویروس را مدت زمان طولانی دفع می‌کنند و می‌توانیم آن‌ها را توالی‌یابی کنیم تا ببینیم چه چیزی در حال اتفاق‌افتادن است.» این ممکن است به‌معنای محدود‌کردن استفاده از پلاسمای بهبودیافتگان باشد تا اقداماتی که در آن بیمارانی جدا و نظارت می‌شوند که سیستم ایمنی آن‌ها به‌شدت سرکوب شده است. 

مشکل واقعی عفونت مزمن نیست؛ بلکه وضعیتی است که در آن دنیاگیری از کنترل خارج می‌شود و ویروس فرصت‌های بی‌شماری برای جهش و ایجاد گونه‌های جدید به‌دست می‌آورد. این وضعیت در بریتانیا و ده‌ها کشور دیگر با نرخ به‌شدت زیاد موارد وجود دارد. عجیب نیست که برخی از گونه‌های جدید نگران‌کننده از برزیل و آفریقای‌جنوبی و بریتانیا در جهان ظاهر شده‌اند که نرخ انتقال در آن‌ها نسبتا چشمگیر است. لورینگ می‌گوید: «وقتی میلیون‌ها فرد آلوده داشته باشید که میلیون‌ها ویروس درون هریک از آن تکثیر می‌شود، فرصت‌های بسیار زیادی برای ویروس وجود دارد تا جهش‌ها و ترکیبات جدید را بررسی کند. اگر بر ویروس کنترل داشته باشیم، ظهور گونه‌های زیادی را شاهد نخواهیم بود؛ زیرا فرصت‌های زیادی برای رخ‌دادن تکامل وجود نخواهد داشت.»

متوقف‌کردن ظهور گونه‌های جدید به‌معنای پایبندی بیشتر به اقداماتی است که می‌دانیم انتقال را متوقف می‌کنند: زدن ماسک، فاصله‌گیری اجتماعی، کار از خانه و ردیابی عفونت‌ها. اگرچه برخی داده‌ها نشان می‌دهند واکسن‌ها ابزار قدرتمندی برای توقف بستری‌شدن و عفونت‌ها هستند، آن‌ها به‌تنهایی دفاعی دربرابر ظهور گونه‌های جدید نیستند. همه‌گیرشناسان نگران‌اند ترکیبی از انتقال گسترده و جمعیتی که فقط بخشی از آن واکسینه شده است، ویروس کرونا را در مسیری حرکت دهد که جهش‌های فرار از واکسن به‌دست آورد.

یکی از عواملی که به ما کمک می‌کند، توالی‌یابی ژنومی است. گوپتا و همکارانش در مدت چند هفته از مشاهده‌ی گونه‌ی بریتانیایی، با اتصال پروتئین اسپایک به ذرات HIV نشان دادند که چگونه تغییرات ژنتیکی آن موجب افزایش واگیرداری شده است. آنان سپس میزان موفقیت ویروس‌های تغییریافته را از نظر آلوده‌کردن سلول‌های انسانی اندازه‌گیری کردند. کارآزمایی‌هایی که برای آزمایش میزان محافظت واکسن‌ها دربرابر گونه‌های جدید انجام شده است، نتایج را با سرعت درخورتوجهی ارائه داده است. جفری بارت، مدیر ابتکار ژنومیک کووید ۱۹ در مؤسسه‌ی ولکام سنگر می‌گوید: «این سرعت درمقایسه‌با سرعت علم در شرایط عادی، حیرت‌انگیز است.»

در اواسط ژانویه، در نظارت ژنومی جهش نگران‌کننده‌ی دیگری در برخی از ویروس‌های گونه‌ی بریتانیایی شناسایی شد؛ تغییری که E484K نامیده می‌شود و در گونه‌ی آفریقای‌جنوبی نیز وجود دارد و به ویروس کمک می‌کند از سیستم ایمنی بدن فرار کند. ازآنجاکه ایمنی ما دربرابر SARS-CoV-2 ازطریق واکسن‌ها و عفونت افزایش پیدا می‌کند، ویروس به‌سمتی حرکت می‌کند که سازگاری‌های جدیدی پیدا کند و بتواند عفونی‌کردن و انتشار را ادامه دهد. ما در حال تماشای تکامل ویروس در زمان واقعی هستیم؛ اما فقط تماشا‌کردن کافی نیست و به‌گفته‌ی بارت، نباید فرصت‌های بیشتری دراختیار ویروس قرار دهیم تا جهش یابد و به‌شکل پایدارتری درآید. حفظ محدودیت‌های کنونی تا زمانی بسیار مهم است ‌که نرخ انتقال به‌شدت کاهش پیدا کند.