يتطور SARS-CoV-2 بعد انتقاله من البشر إلى حيوانات حديقة الحيوان

يتطور SARS-CoV-2 بعد انتقاله من البشر إلى حيوانات حديقة الحيوان

تُظهر دراسة جينومية مفصلة لتفشي المرض في حديقة حيوان دنفر كيف يمكن لـ SARS-CoV-2 أن يتنوع ويتكيف بسرعة بعد عبور الأنواع، مما يقدم لمحة نادرة في العالم الحقيقي عن تطور الفيروس خارج نطاق البشر.

الدراسة: انتشار وتنوع وتكيف مجموعة SARS-CoV-2 داخل المضيف في نمور حديقة الحيوان والأسود والضباع. حقوق الصورة: Wirestock Creators/Shutterstock.com

دراسة جديدة نشرت فيالتواصل مع الطبيعةيُظهر التطور والتكيف السريع لفيروس كورونا 2 (SARS-CoV-2) المسبب لمتلازمة الجهاز التنفسي الحادة الوخيمة (SARS-CoV-2) في نمور حديقة الحيوان والأسود والضباع التي تكون على اتصال يومي مع البشر.

كيف تؤثر العدوى الحيوانية على تطور ومخاطر الإصابة بفيروس SARS-CoV-2

أدى التطور السريع لـ SARS-CoV-2 وظهور متغيرات جديدة إلى تشكيل الوعي العام بالأمراض المعدية بشكل كبير منذ بداية جائحة فيروس كورونا 2019 (COVID-19).

وبالإضافة إلى البشر، يصيب فيروس SARS-CoV-2 مجموعة متنوعة من الحيوانات الأليفة والبرية، وتظهر الحالات الموثقة أنه في حالات نادرة يمكن أن ينتقل الفيروس من مضيف حيواني إلى البشر. ومع ذلك، فإن العوامل الدافعة لتطور وديناميكيات انتقال فيروس SARS-CoV-2 في الحيوانات، وكذلك أصول متغيرات الفيروس الجديدة التي تصيب البشر والحيوانات، غير معروفة إلى حد كبير.

يعد اختيار الطفرات المفيدة التي تزيد من اللياقة الفيروسية هو العامل الحاسم للتطور الفيروسي داخل الأنواع المضيفة. قد تواجه مجموعات الفيروسات ضغوطًا انتقائية فريدة وقوية بعد انتقالها من نوع مضيف إلى آخر. يمكن لهذه الأحداث غير المباشرة تسريع ظهور المتغيرات الفيروسية عن طريق اختيار الطفرات الجينية التي تعمل على تحسين لياقة الفيروس في المضيف الجديد.

لدراسة آثار تبديل المضيف على تطور الفيروس، قام باحثون من جامعة ولاية كولورادو والمتعاونون معهم في تحالف الحفاظ على حديقة حيوان دنفر بالولايات المتحدة الأمريكية، بدراسة تطور فيروس SARS-CoV-2 والتكيف معه في النمور والأسود الأفريقية والضباع المرقطة أثناء تفشي المرض في حديقة حيوان دنفر في عام 2021.

يكشف التتبع الجيني عن التكيف السريع بعد انتشار حديقة الحيوان

جمع الباحثون عينات مسحة أنفية من نمرين و11 أسدًا وثلاثة ضباع، وعزلوا الحمض النووي الريبي الفيروسي من العينات، وأجروا تسلسل الجيل التالي (NGS) لتحديد نسب SARS-CoV-2، والتنوع داخل المضيف، وتوقيعات الاختيار الجيني.

أشارت النتائج إلى أن تفشي المرض في حديقة حيوان دنفر كان على الأرجح ناجمًا عن انتشار واحد لسلالة فرعية نادرة من الدلتا، وهو الأكثر اتساقًا مع انتقال العدوى من البشر (الحراس) إلى النمور ثم إلى الأسود والضباع.

وقد لوحظ الانتشار السريع وتنوع مجموعات الفيروس بين الحيوانات المضيفة. اكتشف الباحثون أيضًا التوقيعات الجينومية لكل من الانتقاء السلبي (إزالة الطفرات الضارة) والانتقاء الإيجابي (اختيار الطفرات المفيدة) في جميع أنحاء جينوم الفيروس، بالإضافة إلى أربعة طفرات تكيفية محتملة خاصة بالأنواع في الأسود والضباع.

على الرغم من عدم اكتشاف أي متغيرات مثيرة للقلق لـ SARS-CoV-2 في الحيوانات المصابة، فقد تم اكتشاف علامات قوية وفريدة من نوعها للانتقاء الإيجابي في جين القفيصة النووية وعينات من الضباع، مما يوضح التأثيرات المشتركة للطفرة والانتقاء بعد انتقال الفيروس عبر الأنواع.

اكتشفت الدراسة أربعة طفرات خاصة بالأنواع، بما في ذلك A254V في جين القفيصة النووية في الأسود والضباع، وكذلك E1724D في إطار القراءة المفتوحة 1-ألفا، وT274I في جين بروتين السنبلة، وP326L في جين القفيصة النووية في الضباع. نادرًا ما يتم اكتشاف هذه الطفرات عند البشر ولا ترتبط بسلالة مختلفة محددة.

على وجه التحديد، وجدت الدراسة أنه على الرغم من أن تفشي حديقة حيوان دنفر قد حدث خلال إحدى ذروة جائحة كوفيد-19، فإن سلالة دلتا النادرة التي تسببت في تفشي المرض كانت مرتبطة بأقل من 1٪ من الإصابات البشرية في كولورادو في ذلك الوقت.

تدعم ندرة هذه السلالة لدى البشر أيضًا فكرة أن تفشي المرض في حديقة الحيوان كان ناجمًا عن حدث غير مباشر واحد، على الأرجح من إنسان مصاب. ومع ذلك، فإن احتمال انتقال العدوى بشكل مستقل ومتعدد من البشر إلى الحيوانات أو انتقال الفيروس بين الحيوانات المحيطة بالمنزل في حديقة الحيوان لا يزال قائمًا.

ووجدت الدراسة أقوى التوقيعات الجينومية للاختيار الإيجابي في جين القفيصة النووية SARS-CoV-2، الذي يشفر بروتين القفيصة النووية المرتبط بالحمض النووي الريبي (RNA) المسؤول عن تعبئة الجينوم الفيروسي.

وقد تم بالفعل اكتشاف الطفرات في هذا الجين في متغيرات SARS-CoV-2 المثيرة للقلق والتي تصيب البشر. ارتبطت هذه الطفرات بتحسين لياقة تكاثر الفيروس في الدراسات التجريبية والوبائية، مما يشير إلى أن التغييرات في هذا الجين قد تؤثر على بقاء الفيروس وقابليته للانتقال في البيئة المضيفة.

هناك طفرة ملحوظة أخرى تم اكتشافها في الدراسة وهي طفرة T274I الخاصة بالضبع في جين السنبلة. يمكن أن تمثل الطفرة تكيفًا مع مستقبل الدخول الفيروسي الخاص بالضبع. تشير التحليلات الهيكلية والمناعية من الدراسات البشرية إلى أن البدائل في هذا الموقع قد تساهم أيضًا في الهروب المناعي. ومع ذلك، فإن النتيجة الوظيفية لهذه الطفرة في الضباع لم يتم تحديدها بعد.

أظهرت مجموعات الفيروسات المكتشفة في الدراسة توسعًا وتنوعًا سريعًا مع مرور الوقت. ومن المعروف في الأدبيات أن قوة الاختيار تزداد مع انتشار مجموعة الفيروس.

يقدم تفشي حديقة الحيوان رؤى حقيقية حول تطور الفيروس

بشكل عام، أظهرت مجموعات الفيروس المعزولة من الحيوانات المصابة توزيعًا متساويًا تقريبًا لتوقيعات الاختيار الإيجابية والسلبية، باستثناء تلك المعزولة من الضباع، والتي أظهرت اختيارًا إيجابيًا قويًا بشكل فريد.

وقال الباحثون إن هذا الاختلاف قد يكون مرتبطًا بتوقيت أخذ العينات، حيث تم جمع عينات الضباع في وقت لاحق من تفشي المرض وبالتالي ربما تم جمعها في وقت لاحق أثناء الإصابة مقارنة بعينات من الأسود والنمور. تسلط هذه النتائج الضوء على إمكانية زيادة معدل تطور SARS-CoV-2 في الضباع.

بشكل عام، توفر نتائج الدراسة نظرة ثاقبة حول الآليات الكامنة وراء تطور الفيروس داخل المضيف بعد انتقال العدوى بين الأنواع.

قم بتنزيل نسختك PDF الآن!

مصادر: