تعرف الباحثون على الخلايا التي من المحتمل أن تكون مستهدفة من قبل فيروس COVID-19
باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا؛ معهد راجون في معهد MGH، ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وهارفارد؛ ومعهد برود لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وهارفارد؛ وإلى جانب زملاء من مختلف أنحاء العالم، حددوا أنواعا محددة من الخلايا التي يبدو أنها أهداف لفيروس كورونا الذي يتسبب في وباء Covid-19.
وباستخدام البيانات الموجودة على الحمض النووي الريبي الموجودة في أنواع مختلفة من الخلايا، تمكن الباحثون من البحث عن خلايا تعبر عن البروتينات التي تساعد فيروس سارس-CoV - 2 على دخول الخلايا البشرية. وعثر على مجموعات فرعية من الخلايا في الرئة وممرات الأنف والأمعاء التي تعبر عن الحمض النووي الرايبوزي (RNA) لكل من هذين البروتينات أكثر بكثير من الخلايا الأخرى.
يأمل الباحثون أن تساعد نتائجهم في توجيه العلماء الذين يعملون على تطوير علاجات دوائية جديدة أو اختبار العقاقير الموجودة التي يمكن إعادة استخدامها لعلاج Covid-19.
يقول أليكس شاليك ، أستاذ مساعد في التطوير الوظيفي لشركة Pfizer-Laubach للكيمياء ، وهو عضو أساسي في معهد MIT للهندسة الطبية والعلوم (IMES) وعضو خارج معهد Koch لأبحاث السرطان التكاملية "هدفنا هو إيصال المعلومات إلى المجتمع ومشاركة البيانات في أقرب وقت ممكن على نحو إنساني ، حتى نتمكن من المساعدة في تسريع الجهود الجارية في الأوساط العلمية والطبية"
إن شاليك وخوسيه أوردوفاس مونتانيس ، وهو طالب سابق في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يعمل حاليًا في مختبره الخاص في مستشفى بوسطن للأطفال ،هما أكبر مؤلفي الدراسة التي تظهر اليوم في الخلية. وكان مؤلفو البحث هم من طلاب الدراسات العليا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا كارلي زيغلر، وصموئيل آلون، وسارة نيكويست؛ وأيان مبانو، الباحث في معهد أفريقيا للبحوث الصحية في ديربان بجنوب أفريقيا.
البحث العميق في البيانات
بعد فترة وجيزة من بدء تفشي السارس CoV-2 ، اكتشف العلماء أن بروتين "spike" الفيروسي يرتبط بمستقبل على الخلايا البشرية يعرف باسم الإنزيم المُحَوِّل للأنجيوتنسين 2 (ACE2). يساعد بروتين بشري آخر ، وهو إنزيم يسمى TMPRSS2 ، في تنشيط بروتين الخاص بفيروس كورونا للسماح بدخول الخلايا. يسمح الربط والتفعيل المشترك للفيروس بالدخول إلى الخلايا المضيفة.
ويقول أوردوفاس-مونتانيس"بمجرد أن أدركنا أن دور هذه البروتينات قد تم تأكيده كيميائيًا ، بدأنا نتطلع لنرى أين كانت هذه الجينات في مجموعات البيانات الموجودة لدينا ،" "كنا في وضع جيد حقًا للبدء في التحقيق في الخلايا التي قد يستهدفها هذا الفيروس بالفعل."
أجرى مختبر شاليك والعديد من المختبرات الأخرى حول العالم دراسات على نطاق واسع لعشرات الآلاف من خلايا الرئيسيات البشرية وغير البشرية على الفيران ، حيث يستخدمون تسلسل الحمض النووي الريبي أحادي الخلية تقنية لتحديد الجينات التي يتم تشغيلها في نوع خلية معين. منذ العام الماضي ، كان نيكويست يبني قاعدة بيانات مع شركاء في معهد برود لتخزين مجموعة ضخمة من مجموعات البيانات هذه في مكان واحد، الأمر الذي سمح للباحثين بدراسة الأدوار المحتملة لخلايا بعينها في مجموعة متنوعة من الأمراض المعدية.
تأتي معظم البيانات من المختبرات التي تنتمي إلى مشروع أطلس الخلية البشرية ، الذي يهدف إلى تصنيف الأنماط المميزة للنشاط الجيني لكل نوع من الخلايا في جسم الإنسان. تضمنت مجموعات البيانات التي استخدمها فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في هذه الدراسة مئات أنواع الخلايا من الرئتين وممرات الأنف والأمعاء. اختار الباحثون تلك الأعضاء لدراسة Covid-19 لأن الأدلة السابقة أشارت إلى أن الفيروس يمكن أن يصيب كل منهم. ثم قارنوا نتائجهم بأنواع الخلايا من الأعضاء غير المتأثرة.
يقول شاليك "نظرًا لأن لدينا هذا المستودع المذهل للمعلومات ، فقد تمكنا من البدء في النظر إلى الخلايا المحتملة للعدوى على الرغم من أن مجموعات البيانات هذه لم يتم تصميمها خصيصًا لدراسة Covid ، إلا أننا نأمل أن تمنحنا بداية سريعة في تحديد بعض الأشياء التي قد تكون ذات صلة بها."
في الممرات الأنفية ، وجد الباحثون أن الخلايا الإفرازية الكأسية ، التي تنتج المخاط ، تعبر عن الحمض النووي الريبي لكلا من البروتينات التي يستخدمها السارس- CoV-2 لإصابة الخلايا. في الرئتين ، وجدوا الحمض النووي الريبي لهذه البروتينات بشكل رئيسي في خلايا تسمى النوع الثاني من الخلايا الرئوية. تبطن هذه الخلايا الحويصلات الهوائية للرئتين وهي مسؤولة عن إبقائها مفتوحة.
وفي الأمعاء ، وجدوا أن الخلايا التي تسمى الخلايا المعوية الممتصة ، المسؤولة عن امتصاص بعض العناصر الغذائية ، تعبر عن الحمض النووي الريبي لهذين البروتينين أكثر من أي نوع آخر من الخلايا المعوية.
يقول أوردوفيس-مونتانيس ، "قد لا تكون هذه هي القصة الكاملة ، لكنها بالتأكيد ترسم صورة أكثر دقة بكثير مما كان عليه المجال من قبل". "يمكننا الآن القول بقدر من الثقة أنه يتم التعبير عن هذه المستقبلات على هذه الخلايا المحددة في هذه الأنسجة."
مكافحة العدوى
في بياناتهم، رأى الباحثون أيضا ظاهرة مفاجئة — التعبير عن الجين ACE٢ بدا مرتبطا بتنشيط الجينات التي من المعروف أنها تعمل بواسطة البروتين الداخلي، وهو البروتين الذي ينتجه الجسم ردا على العدوى الفيروسية. لاستكشاف ذلك أكثر، أجرى الباحثون تجارب جديدة حيث عالجوا الخلايا التي تربط مجرى الهواء بالإنترفيرون، واكتشفوا أن العلاج بالفعل شغل جين ACE٢.
يساعد Interferon في مكافحة العدوى عن طريق التدخل في النسخ الفيروسي والمساعدة في تنشيط الخلايا المناعية. كما أنه يعمل على تشغيل مجموعة مميزة من الجينات التي تساعد الخلايا على مقاومة العدوى. اقترحت دراسات سابقة أن ACE2 يلعب دورًا في مساعدة خلايا الرئة على تحمل الضرر ، ولكن هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها ربط ACE2 باستجابة الإنترفيرون.
تشير النتائج إلى أن الفيروسات التاجية ربما تكون قد تطورت للاستفادة من الدفاعات الطبيعية للخلايا المضيفة ، واختطاف بعض البروتينات لاستخدامها الخاص.
يقول أوردوفاس-مونتانيس، "هذا ليس المثال الوحيد لذلك". "هناك أمثلة أخرى على الفيروسات التاجية والفيروسات الأخرى التي تستهدف فعليًا الجينات المحفزة للإنترفيرون كطرق للوصول إلى الخلايا. وبطريقة ما ، تعد الاستجابة الأكثر موثوقية للمضيف."
نظرًا لأن الإنترفيرون له العديد من التأثيرات المفيدة ضد العدوى الفيروسية ، فإنه يُستخدم في بعض الأحيان لعلاج العدوى مثل التهاب الكبد B والتهاب الكبد C. تشير نتائج فريق MIT إلى أن الدور المحتمل للإنترفيرون في مكافحة Covid -19 قد تكون معقدة. من ناحية ، يمكنه تحفيز الجينات التي تقاوم العدوى أو تساعد الخلايا على تحمل الضرر ، ولكن من ناحية أخرى ، قد توفر أهدافًا إضافية تساعد الفيروس على إصابة المزيد من الخلايا.
يقول شاليك "من الصعب التوصل إلى أي استنتاجات عامة حول دور الإنترفيرون ضد هذا الفيروس. الطريقة الوحيدة التي سنبدأ في فهمها هي من خلال التجارب السريرية التي يتم التحكم فيها بعناية". "ما نحاول القيام به هو نشر المعلومات ، لأن هناك العديد من الاستجابات السريرية السريعة التي يقوم بها الناس. نحن نحاول جعلهم على علم بالأشياء التي قد تكون ذات صلة".
يأمل Shalek الآن في العمل مع المتعاونين لوضع نماذج للأنسجة التي تتضمن الخلايا المحددة في هذه الدراسة. يمكن استخدام هذه النماذج لاختبار العقاقير المضادة للفيروسات الموجودة والتنبؤ بكيفية تأثيرها على عدوى السارس- CoV-2.
قام فريق MIT والمتعاونون معهم بجعل كل البيانات التي إستخدموها في هذه الدراسة متاحة للمختبرات الأخرى التي تريد إستخدامها. ويشير شاليك إلى أن الكثير من البيانات التي أستخدمت في هذه الدراسة تم جمعها بالتعاون مع باحثين من مختلف أنحاء العالم كانوا على إستعداد تام لمشاركتها.
وأضاف"لقد كان هناك تدفق لا يصدق للمعلومات من المجتمع العلمي مع عدد من الأطراف المختلفة المهتمة بالمساهمة في المعركة ضد Covid بأي طريقة ممكنة ،" "لقد كان أمرًا لا يصدق أن نرى عددًا كبيرًا من المختبرات من جميع أنحاء العالم تجتمع معًا لمحاولة معالجة هذا الأمر بشكل تعاوني."
إرسال تعليق