تصورات علمية حول انتشار الفيروسات التنفسية

دقائق الغبار الجوي تساهم في حملها لمسافات أبعد

 لينسي مار في محاضرة عن انتشار الفيروسات المحمولة جوا
لينسي مار في محاضرة عن انتشار الفيروسات المحمولة جوا
TT

تصورات علمية حول انتشار الفيروسات التنفسية

 لينسي مار في محاضرة عن انتشار الفيروسات المحمولة جوا
لينسي مار في محاضرة عن انتشار الفيروسات المحمولة جوا

في أوائل أيّام جائحة «كوفيد-19»، ركّزت توصيات السلامة على البقاء على مسافة مترين عن أي شخص، وغسل اليدين باستمرار. ولكنّ لينسي مار -وهي مهندسة بيئية تدرس انتشار الفيروسات في الهواء منذ 10 سنوات- علمت أنّ هذه النصائح تجاهلت عامل انتقال أساسياً.

طرق انتقال الفيروس

لم يقتصر انتقال الفيروس على الرذاذ الرطب والثقيل الذي يخرج من فم أحدهم عند العطس أو السعال (غالباً ما تكون هذه القطرات ثقيلة وتسقط على الأرض في غضون ثوانٍ). فقد كان الفيروس يخرج مع الأنفاس، ويبقى في آلاف دقائق الغبار الجوي التي تطوف في الهواء على مسافات أبعد بكثير من مترين.

عندما بدأت لينسي مار أبحاثها في كيفية انتشار فيروس الإنفلونزا في الهواء عام 2009: «لم يكن هناك كثير من الأشخاص الذين يعلمون عن هذا الموضوع»، على حدّ تعبيرها. وقالت إن «القلّة الذين كانوا يظنّون أنّهم يملكون فهماً جوهرياً وعملياً لعملية انتقال الفيروس، كانوا يفتقرون إلى تفسير طبي يفسر انتقال الفيروس من شخصٍ إلى آخر».

أما اليوم، فقد أصبح المجتمع الطبي والنّاس أكثر وعياً لكيفية انتشار بعض الفيروسات، والفضل يعود إلى لينسي مار التي أصبحت زميلة مؤسسة ماك آرثر، وفازت بمنحة العباقرة.

في بداية عملها، بدا مفهوم مهندسة البيئة للانتقال عبر الهواء معارضاً للنظريات السائدة بعض الشيء، حتّى أن بعض أوراقها البحثية رُفضت في وقتٍ سابق، فقد كان يُعتقد أنّ فيروس الإنفلونزا ينتقل عن طريق قطرات الرذاذ الكبيرة، إلا أنّ هذا المفهوم تغيّر بسبب عمل مار.

بعدها بدأت الجائحة، وعملت مار ضمن مجموعة من 36 باحثاً من حول العالم، بقيادة ليديا موراوسكا، وهي عالمة فيزياء بولندية- أسترالية، شاركت في أوراق بحثية عدّة عن انتقال الفيروسات عبر الهواء، وعمّا نحتاجه لإبطاء الانتقال خلال الجائحة.

فيروسات تحملها دقائق الهواء

حوّلت مار عمل فريقها البحثي في جامعة «فرجينيا تيك» من فيروس الإنفلونزا إلى «سارس-كوف-2»، ففحصوا الأقنعة وجمعوا العيّنات من مهجع للعزل في حرم المؤسسة. عملت الباحثة على أوراق بحثية، وتواصلت مع وكالات حكومية ومنظّمات علمية، وشاركت في أكثر من 500 مقابلة عن كيفية حدوث الانتقال، وما يجب أن يفعله الناس لحماية أنفسهم.

كان عملها مضنياً، فقد تحدّثت مراراً عن انتقال الغبار الجوي في الهواء، وعن سلامة الأماكن، والمدّة الموصى بها لارتداء قناع «N95»، حتّى أنّها ركّزت على أهميّة الانتباه لنوعية الهواء في الأماكن المقفلة بعد الجائحة.

ولكنّ جهودها نجحت أخيراً في إدارة الدفّة بالاتجاه الصحيح؛ حيث بدأت الأجهزة الصحية، ومنها منظّمة الصحة العالمية، في تحديث توصياتها للاعتراف بالانتقال عبر الهواء، وتعديل توصيفاتها لطرائق انتشار الفيروس.

علمت مار أنّ عملها عن انتقال الفيروسات مهمّ قبل سنوات من الجائحة، ولكنّها لم تتوقّع أبداً أن يصبح قريباً من الواقع بهذه الطريقة والسرعة.

وقالت المهندسة: «عندما بدأتُ عملي، علمتُ بوجود سوء فهم هائل في معرفتنا عن انتقال الفيروسات، واعتقدتُ أنّ ما أفعله سيكون على قدرٍ كبير من الأهمية في مرحلة ما». تعترف المهندسة بأنّ بعض تقديراتها كانت خاطئة؛ لأنّها لطالما اعتقدت بأنّ التركيز سيكون على الإنفلونزا وليس على فيروس «كورونا»، فضلاً عن أنّها ظنّت أنّ الأمر لن يحصل قبل 30 عاماً من يومنا هذا.

صحيحٌ أنّ الجائحة لم تنتهِ بعد، إلا أنّ مار أصبحت قادرة اليوم على العودة إلى ما كانت تعمل عليه قبل عصر «كوفيد-19»، وهو مشروعٌ كبير عن انتقال فيروس الإنفلونزا؛ خصوصاً بعد حصولها على زمالة ماك أرثر التي تمنحها جائزة بقيمة 800 ألف دولار على 5 سنوات دون قيود.

* «فاست كومباني»

خدمات «تريبيون ميديا»


مقالات ذات صلة

ترمب يختار مايك هاكابي سفيراً لأميركا لدى إسرائيل

الولايات المتحدة​ الرئيس الأميركي المنتخب دونالد ترمب يصافح الحاكم السابق لولاية أركنسو مايك هاكابي (أ.ف.ب)

ترمب يختار مايك هاكابي سفيراً لأميركا لدى إسرائيل

أعلن الرئيس الأميركي المنتخب دونالد ترمب اليوم (الثلاثاء) اختيار الحاكم السابق لولاية أركنسو مايك هاكابي، سفيرا لواشنطن لدى إسرائيل.

«الشرق الأوسط» (واشنطن)
شؤون إقليمية الرئيس الأميركي جو بايدن يلتقي بالرئيس الإسرائيلي إسحاق هرتسوغ في المكتب البيضوي في البيت الأبيض بالعاصمة الأميركية واشنطن... 12 نوفمبر 2024 (إ.ب.أ)

الرئيس الإسرائيلي يؤكد لبايدن الحاجة الملحة لإعادة الرهائن ومحاربة إيران

أكد الرئيس الإسرائيلي خلال لقائه الرئيس الأميركي بواشنطن، اليوم (الثلاثاء)، على ضرورة إعادة الرهائن المحتجزين في قطاع غزة وعلى ضرورة مواجهة إيران.

«الشرق الأوسط» (واشنطن)
الولايات المتحدة​ أحد المعتقلين يظهر داخل زنزانة انفرادية خارجية وهو يتحدث مع جندي في سجن أبو غريب بالعراق (أ.ب)

القضاء الأميركي يمنح 3 من معتقلي «أبو غريب» السابقين 42 مليون دولار

أصدرت هيئة محلفين أميركية، اليوم (الثلاثاء)، حكماً بمنح 42 مليون دولار لثلاثة معتقلين سابقين في سجن أبو غريب العراقي سيئ السمعة.

«الشرق الأوسط» (واشنطن)
المشرق العربي المستشار الأميركي آموس هوكستين يتحدث بعد اجتماع في القصر الرئاسي اللبناني في بعبدا بلبنان في 27 أكتوبر 2022 (رويترز)

هوكستين: هناك فرصة للتوصل إلى وقف لإطلاق النار في لبنان قريباً

صرّح المبعوث الأميركي الخاص إلى لبنان آموس هوكستين للصحافيين في البيت الأبيض، الثلاثاء، بأن «هناك فرصة» لتأمين وقف إطلاق النار بين إسرائيل و«حزب الله» قريباً.

«الشرق الأوسط» (واشنطن)
المشرق العربي دورية مشتركة بقيادة أميركية في ريف القامشلي شمال شرقي سوريا (أرشيفية-رويترز)

«المرصد»: القوات الأميركية في ريف دير الزور تسقط مُسيرة تابعة لفصائل موالية لإيران

أفاد «المرصد السوري لحقوق الإنسان» بأن القوات الأميركية في قاعدة كونيكو للغاز في ريف دير الزور أسقطت طائرة مسيرة تابعة لفصائل موالية لإيران.

«الشرق الأوسط» (بيروت)

طفرات جينية تضع البروتينات في مواقع خاطئة

رسم للبروتينات الخاصة بمرض التليّف الكيسي (باللون الأزرق) على الخلايا الظهارية للرئة
رسم للبروتينات الخاصة بمرض التليّف الكيسي (باللون الأزرق) على الخلايا الظهارية للرئة
TT

طفرات جينية تضع البروتينات في مواقع خاطئة

رسم للبروتينات الخاصة بمرض التليّف الكيسي (باللون الأزرق) على الخلايا الظهارية للرئة
رسم للبروتينات الخاصة بمرض التليّف الكيسي (باللون الأزرق) على الخلايا الظهارية للرئة

توصل فريق بحثي دولي بقيادة جامعة «تورنتو» ومعهد «برود» التابع لمعهد «ماساتشوستس للتكنولوجيا» وجامعة «هارفارد» الولايات المتحدة، إلى وضع خريطة رائدة واسعة النطاق توضح بالتفصيل كيف تؤثر الطفرات الجينية في موقع البروتينات داخل الخلايا.

مواقع خاطئة للبروتينات

وطوَّر الفريق طريقة تصوير عالية الإنتاجية لتقييم تأثير ما يقرب من 3500 طفرة على مواقع البروتينات. ووجد أن ما يقرب من واحدة من كل ست طفرات مسبِّبة للأمراض تؤدي إلى وضع البروتينات في مكان خاطئ في الخلية.

وقالت جيسيكا لاكوست، المؤلفة المشاركة في الدراسة من مركز «دونيلي للأبحاث الخلوية والجزيئية الحيوية» بجامعة «تورنتو» كندا، في الدراسة المنشورة في مجلة «Cell» في 30 سبتمبر (أيلول) 2024، إن الباحثين قادرون على تحديد هذه الطفرات في المرضى في العيادة لكن ليست لديهم أي فكرة عن عواقبها على العمليات الخلوية.

تأثير الطفرات على توطين البروتين

كان العلماء منذ فتره يدركون أن الطفرات يمكن أن تؤثر في استقرار البروتين أو تفاعلاته مع البروتينات الأخرى ضمن الخلية، ومع ذلك اكتشف الفريق أن عدداً مفاجئاً من الطفرات يعطل موقع البروتين بسبب ضعف الاستقرار وعدم القدرة على تكامل تلك البروتينات في الأغشية الخلوية.

وهناك عدة طرق يمكن أن تؤثر بها الطفرات الجينية على البروتينات المنتجة في الخلية، إذ يمكن أن تقلل من استقرارها الإجمالي عن طريق إضعاف قدرتها على الطي، أو تغيير تفاعلاتها مع البروتينات الأخرى، أو تعطيل حركتها إلى مناطق مختلفة من الخلية.

وقد تمت دراسة التأثيرين الأولين بشكل جيد إلى حد ما إلا أنه لا يُعرف الكثير عن التأثير الثالث او حركتها في الخلية. لذا فإن تحسين فهمنا لتأثير الطفرات على توطين البروتين أمر ضروري لتوضيح الدور الحاسم لهذا الخلل في مجموعة واسعة من الأمراض البشرية.

طي البروتين بشكل خاطئ

طي البروتين هو عملية فيزيائية يتخذ فيها البروتين بنية ثلاثية الأبعاد طبيعية تمكِّنه من أداء وظيفة بيولوجية محددة. والبروتينات عموماً هي الأداة المنفِّذة لجميع الوظائف في الكائنات الحية، إذ إن أي وظيفة في جسم الإنسان -من تحفيز التفاعلات الكيميائية إلى مقاومة العدوان الخارجي- هي نتيجة لعمل البروتينات.

وفي السنوات الأخيرة اكتشف العلم أن طي البروتينات بشكل خاطئ يمكن أن يسبب بعض الأمراض. وأصبحت العلاقة بين طي البروتين بشكل خاطئ وحدوث المرض جبهة جديدة للأبحاث في علم الأحياء الجزيئي حيث يتم تقديم نظام «مراقبة الجودة» في الخلايا الذي يضمن الوظيفة الطبيعية للبروتينات مع التركيز على مراقبة الجودة بعد توليدها وبين القضايا المتعلقة بطي البروتين بشكل خاطئ.

البروتينات المتحولة

وباستخدام التصوير عالي الإنتاجية والتحليل الحسابي قارن الباحثون مسارات البروتينات المتحولة بتلك التي تسلكها البروتينات العادية عبر العضّيات organelles (هي الأجزاء أو الأجسام الحية الموجودة في سيتوبلازم الخلية بشكل عام) المختلفة. وأظهرت هذه الخريطة المرئية كيف يمكن للطفرات أن تغير حركة البروتينات داخل الخلايا، ما يسهم في شدة المرض.

وعلى سبيل المثال تؤدي الطفرة الشائعة في التليف الكيسي Cystic fibrosis (هو اضطراب وراثي يسبب أضراراً بالغة في الرئتين والجهاز الهضمي وأعضاء أخرى في الجسم) إلى توطين البروتين بشكل خاطئ في الشبكة الإندوبلازمية Endoplasmic reticulum ‏(هي عضية خلوية تتكون من شبكة مترابطة من النبيبات والحويصلات والأكياس الغشائية المسطحة ترتبط في مناطق معينة بالغشاء البلازمي ومع الغشاء النووي في مناطق أخرى) بدلاً من الوصول إلى سطح الخلية، وهو الموقع الصحيح لعمله.

وظهر أن العلاجات التي تصحح مثل هذا التوطين الخاطئ تعمل بالفعل على تحسين علاج التليف الكيسين مما يشير إلى أن استراتيجيات مماثلة يمكن أن تساعد على إدارة أمراض أخرى مرتبطة بسوء وضع البروتين.

واحدة من كل 6 طفرات مسببة للأمراض تؤدي إلى وضع البروتينات في مكان خاطئ

سوء توطين البروتين

وتوقع الباحثون أن تكون البروتينات في تلك المواقع الخاطئة، بسبب الاضطرابات في تفاعلاتها مع البروتينات الأخرى أو في إشارات النقل التي توجهها عادةً إلى الموقع الصحيح. لكنهم فوجئوا عندما علموا أن العوامل الرئيسية وراء البروتينات الخاطئة كانت في الواقع انهيار استقرار البروتين وفقدان قدرته على التكامل في الأغشية.

وفي حين أن سوء توطين البروتين ليس مفهوماً بنفس الدرجة مثل فقدان استقرار البروتين العام أو التفاعلات المتغيرة مع البروتينات الأخرى إلا أنه يحدث بنفس القدر تقريباً.

وتتسبب الطفرة الأكثر شيوعاً المرتبطة بالتليف الكيسي في وصول البروتين المصاب إلى الشبكة الإندوبلازمية للخلية، إذ يبقى هناك بدلاً من الانتقال إلى موقعه الصحيح على سطح الخلية. وتُستخدم حالياً علاجات دوائية تعزز النقل السليم للبروتين المتحور في العيادة لمعالجة هذه المشكلة وتحسين أعراض المرضى.

كما يمكن أن ينشأ سوء توطين البروتين أيضاً من الإجهاد المزمن للعضيات وهو أمر شائع في كثير من الأمراض بما في ذلك تلك التي تشتمل على طي البروتين بشكل خاطئ.

وأظهرت الأبحاث الحديثة أن الطفرات الجزئية لفقدان الوظيفة في مسارات التحكم في جودة البروتين ترتبط بحدوث التنكس العصبي في كلٍّ من البشر والنماذج الحيوانية. على الرغم من أن الآليات لا تزال غير واضحة، لكن مع تطوير الباحثين أساليب أكثر دقة لتتبع توطين البروتين قد يصبح من الممكن التحقيق في كيفية تغير تنظيم البروتين الخلوي في الأمراض المرتبطة بالعمر أو من خلال عمليات الشيخوخة الطبيعية، خصوصاً أن ازدياد عدد السكان المسنين من شأنه أن يزيد من عدد الأفراد الذين يعانون مثل هذه الأمراض مثل ألزهايمر ومرض باركنسون.