پیش بینى آیندهى ویروس آنفولانزا

هر ساله، شیوع بیمارى آنفولانزا، جان صدها هزار انسان را مىگیرد. با وجود این که واکسیناسیون در برابر این بیمارى، تأثیر به سزایى دارد، ریشه کن کردن این بیمارى کار دشوارى مىباشد و دلیل آن نرخ بالاى تغییر و تحول این ویروس مىباشد. هر ساله، ویروس دگردیس شدهاى از آنفولانزا در سراسر زمین پخش مىشود که تفاوتهاى اندکى با آن چه سال قبل به صورت رایجى انتشار یافته بوده، دارد، که به ویروس کمک مىکند از عکس العملهاى سیستم ایمنى جان سالم به در برده و امکان دارد از اثر داروهاى ضد ویروسى بکاهد.
به علاوه این که، از زمانى به زمان دیگر، یک نژاد کاملاً جدید ظاهر شده که خطر شیوع و ابتلاى همگانى را براى انسان‌ها به همراه دارد. هر دو فرآیند به دلیل تغییرات در ژن ویروس مىباشند، و سطوح و درجه‌ى آن متفاوت مى‌باشد. تفاوت میان آنفولانزاى فصلى، عموماً به دلیل تغیر ناگهانى در ژن ویروس آنفولانزا مى‌باشد، در حالى که اپیدمى‌هاى اصلى عموماً با جهش ژنتیکى بنیادى در ارتباط مى‌باشند که به آن اصطلاحاً باز چینى ژنتیکى مى‌گویند. ارتباط میان این دو پدیده، اولین بار توسط تیم تحقیقاتى روسى از دانشکده‌ى مهندسى زیست شناسى و زیست شناسى کامپیوترى دانشگاه ایالتى مسکو (MSU) با همکارى انستیتوى مرکزى تحقیقات همه گیرى شناسى و انستیتوى مشکلات انتقال اطلاعات، از دانشگاه علوم روسیه (IITP)، انجام شد. یکى از نویسندگان پروفسور الکسى کوندواشوف نام دارد که همکارى نزدیکى با دانشگاه میشیگان دارد. نتایج تحقیقات در ٩ ژانویه در PLoS ژنتیکس منتشر شد.
گئورگى بازکین، دانشمندى است که در نشر این نتایج همکارى داشته و سرپرست گروه تحقیقاتى در دانشکده‌ى مهندسى زیست شناسى و زیست شناسى کامپیوترى در دانشگاه MSU بوده و رئیس بخش دگردیسى مولکولى در دانشگاه IITP می‌باشد. وی این گونه توضیح مى‌دهد: "ژن ویروس آنفولانزا شامل تنها یک مولکول DNA یا RNA، همانند ویروس‌هاى دیگر، نمى‌باشد، بلکه شامل هشت بخش مى‌باشد که به جهاتى شبیه کروموزوم‌هاى ژن بدن انسان مى‌باشد. هر بخش، یک مولکول RNA جداگانه مى‌باشد". اگر گونه‌هاى مختلف یک ویروس، با همدیگر یک سلول را مورد حمله قرار دهند، ژن‌هاى آن‌ها مى‌تواند طى فرآیندى این بخش‌ها را جا به جا کرده که به این عمل، باز ‌چینى ژن‌ها مى‌گویند. این عمل مى‌تواند منجر به به وجود آمدن غیر منتظره‌ى یک ژن جدید شود که براى مثال، ژن ویروس جدید تشکیل شده از هشت بخش است که سه بخش آن از ژن یک ویروس است و پنج بخش دیگر از یک ویروس دیگر.
بازکین معتقد است "اکثر اپیدمى‌هاى آنفولانزا که ما از آن‌ها اطلاع داریم، از همین باز‌ چینى ژن‌ها به وجود آمده‌اند. زمانى که شما یک صفت موروثى که باعث یک چنین شیوع همه گیرى شده است را آنالیز کنید، متوجه خواهید شد که ژن آن، تشکیل شده است از ترکیب بخش‌هاى مختلف ژن‌هاى چند ویروس که قبلاً هیچ گاه دیده نشده است. این مورد براى اپیدمى‌هاى سال‌هاى ١٩٥٧ و سال ١٩٦٨ و هم چنین آنفولانزاى خوکى در سال ٢٠٠٩ صدق مى‌کند. احتمالاً پر تلفات‌ترین اپیدمى آنفولانزا که آنفولانزاى اسپانیایى در سال ١٩١٨ مى‌باشد نیز از همین قسم آنفولانزا بوده است. با این وجود، در مورد حوادثی که در گذشته‌ى به این دورى اتفاق افتاده است، نمى‌توان کاملاً مطمئن بود."
یک باز چینى ژنتیکى ممکن است منجر به تولید یک گونه‌ى ویروسى بسیار خطرناک شود، به این دلیل که یک جهش ژنتیکى قوى، ویروس را براى سیستم دفاعى بدن اکثر انسان‌ها، "نا آشنا" مى‌کند، که این عدم واکنش سیستم دفاعى بدن به ویروس اجازه مى‌دهد که به راحتى و به صورت مؤثرى در میان افراد شیوع پیدا کند.
این سناریوى تکاملى را جهش ژنتیکى مى‌خوانند. یک مسیر دیگر که آن را رانش پادتن مى‌گویند عبارت است از فرآیند انباشته شدن تدریجى جهش‌هاى ژنتیکى کوچک‌تر. این جهش‌ها باعث تغییر در پروتئین‌هاى پادتنى ویروس شده، و در درجه‌ى اول، پادتن‌هاى سطحى هوموگلوتینین (HA یا ماده‌اى که باعث به هم چسبیدن گلبول هاى قرمز خون مى‌شود) و نورومینیداس (NA) را تغییر مى‌دهد. کد بندى ژنتیکى این پروتئین ها، در روند صف آرایى مبارزه بین ویروس و سیستم ایمنى بدن، به سرعت نمو پیدا مى‌کند و تکمیل مى‌شود.
"شیوع فراگیر آنفولانزاى فصلى در ابتدا به دلیل همین رانش پادتن روى مى‌دهد، از این رو است که تعداد زیادى از ما هر سال به یک نژاد جدید از این ویروسى که به صورت تدریجى در حال کامل شدن است، مبتلا مى‌شویم."
ارتباط ما بین این دو فرایند، جهش ژنتیکى و رانش ژنتیکى، قبلاً هرگز مورد مطالعه قرار نگرفته بود. براى پر کردن این خلاء، محققان روسى ابتدا، هدف را مکان یابى محلى قرار دادند که در آن ویروس، باز ‌چینى ژنتیکى را در حین تکامل خود انجام داده بود. آن‌ها ویروس آنفولانزاى A H3N2 که در سال ١٩٦٨ وارد جمعیت انسانى شده بود را، مد نظر قرار دادند. سپس با استفاده از باز سازى پایگاه داده‌هایى مرتب که شامل ١٣٧٦ ژن ویروس‌ها بود و با استفاده از زیست شناسى کامپیوترى، توانستند تاریخچه‌ى این باز چینى‌هاى ژنتیکى را باز سازى کنند، و موفق به مکان یابى دقیق این باز چینى‌ها و قرار دادن آن‌ها بر روى یک شجره نامه‌ى تکامل ویروسى شدند. سپس آن‌ها این فرضیه را مد نظر قرار دادند که، یک جهش ژنتیکى مى‌تواند منجر به یک رانش ژنتیکى شود. براى مثال، باز چینى ژنتیکى، جهش‌هاى کوچک‌تر و نقطه‌اى را، در زمانى که نوکلئوتید مستقل جای گزین مى شود، افزایش مى‌دهد. این فرضیه توسط این اطلاعات پشتیبانى مى‌شد: در واقع، یک باز چینى ژنتیکى، متعاقباً سرعت جانشینى نوکلئوتید مستقل را افزایش مى‌دهد.
بازکین معتقد است "ما باور داریم که این تأثیر، در ارتباط با این حقیقت است که ژن‌هاى باز چینى شده باید در یک محیط جدید ژنتیکى فعالیت کنند. از آن جایى که ژن‌ها با یک دیگر مرتبط مى‌باشند، اگر ژن A تغییر پیدا کرده باشد، یک نسخه‌ى جدید از ژن B نیز بیشتر ترجیح داده خواهد شد. در نتیجه، هر روی داد باز چینى ژنتیکى به دنبال خود یک سرى از جهش‌هاى نقطه‌اى اضافى دیگر را به دنبال خواهد داشت."
از آن‌جایى که باز چینى‌هاى ژنتیکى، زهر آگین‌ترین جهش‌هاى فرا گیر و اپیدمى‌هاى ویروسى را باعث مى‌شوند، نتیجه‌ى این تحقیقات مى‌تواند منجر به پیش بینى فوریت‌هاى آینده، در مورد یک چنین شیوع‌هاى بالقوه خطرناکى بشود.