المراقبة الجينومية: ما هي ولماذا نحتاج إلى المزيد منها لتتبع متغيرات فيروس كورونا والمساعدة في إنهاء جائحة COVID-19
المراقبة الجينومية: ما هي ولماذا نحتاج إلى المزيد منها لتتبع متغيرات فيروس كورونا والمساعدة في إنهاء جائحة COVID-19
Anonim

"لا يمكنك إصلاح ما لا تقيسه" هو قول مأثور في عالم الأعمال. وهذا صحيح أيضًا في عالم الصحة العامة.

في وقت مبكر من الوباء ، كافحت الولايات المتحدة لتلبية الطلب على اختبار الأشخاص لـ SARS-CoV-2. هذا الفشل يعني أن المسؤولين لم يعرفوا العدد الحقيقي للأشخاص الذين أصيبوا بـ COVID-19. تُركوا للاستجابة للوباء دون معرفة مدى سرعة انتشاره وما هي التدخلات التي تقلل من المخاطر.

تواجه الولايات المتحدة الآن مشكلة مماثلة مع نوع مختلف من الاختبارات: التسلسل الجيني. على عكس اختبار COVID-19 الذي يشخص العدوى ، يقوم التسلسل الجيني بفك تشفير جينوم فيروس SARS-CoV-2 في عينات من المرضى. تساعد معرفة تسلسل الجينوم الباحثين على فهم شيئين مهمين - كيف يتحول الفيروس إلى متغيرات وكيف ينتقل من شخص لآخر.

قبل جائحة COVID-19 ، كان هذا النوع من المراقبة الجينية مخصصًا بشكل أساسي لإجراء دراسات صغيرة للبكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية ، والتحقيق في تفشي سلالات الإنفلونزا. بصفتنا خبراء في علم الأوبئة الجينومية وخبراء في الأمراض المعدية ، فإننا نجري هذه الأنواع من الاختبارات يوميًا في مختبراتنا ، ونعمل على حل لغز كيفية تطور الفيروس التاجي وانتقاله بين السكان.

في الوقت الحالي على وجه الخصوص ، مع استمرار ظهور أنواع جديدة من فيروس كورونا المثير للقلق ، تلعب المراقبة الجينية دورًا مهمًا في المساعدة في السيطرة على الوباء.

تتبع رحلات الفيروس والتغييرات

يتضمن تسلسل الجينوم فك تشفير ترتيب جزيئات النيوكليوتيدات التي توضح الشفرة الجينية لفيروس معين. بالنسبة للفيروس التاجي ، يحتوي هذا الجينوم على سلسلة من حوالي 30000 نيوكليوتيد. في كل مرة يتكرر فيها الفيروس ، تحدث أخطاء. تسمى هذه الأخطاء في الشفرة الجينية بالطفرات.

معظم الطفرات لا تغير بشكل كبير وظيفة الفيروس. قد يكون البعض الآخر مهمًا ، خاصةً عندما يقومون بتشفير العناصر الحيوية ، مثل بروتين ارتفاع الفيروس التاجي الذي يعمل كمفتاح لدخول الخلايا البشرية والتسبب في العدوى. قد تؤثر الطفرات المفاجئة على مدى عدوى الفيروس ، ومدى شدة العدوى ، ومدى فعالية اللقاحات الحالية في الحماية ضده.

يبحث الباحثون بشكل خاص عن أي طفرات تميز عينات الفيروس عن غيرها أو تتطابق مع المتغيرات المعروفة.

يمكن للعلماء استخدام التسلسل الجيني لتتبع كيفية انتقال الفيروس في المجتمع وفي مرافق الرعاية الصحية. على سبيل المثال ، إذا كان لدى شخصين تسلسل فيروسي مع وجود اختلافات صفرية أو قليلة جدًا بينهما ، فهذا يشير إلى أن الفيروس قد انتقل من واحد إلى آخر ، أو من مصدر مشترك. من ناحية أخرى ، إذا كان هناك الكثير من الاختلافات بين التسلسلات ، فإن هذين الشخصين لم يلتقطا الفيروس من بعضهما البعض.

يتيح هذا النوع من المعلومات لمسؤولي الصحة العامة تصميم التدخلات والتوصيات للجمهور. يمكن أن يكون الترصد الجيني مهمًا أيضًا في أماكن الرعاية الصحية. يستخدم مستشفانا ، على سبيل المثال ، المراقبة الجينية لاكتشاف حالات تفشي المرض التي لم يتم تجاوزها بالطرق التقليدية.

يمكن أن توفر المراقبة تحذيرًا

ولكن كيف يعرف الباحثون ما إذا كانت المتغيرات آخذة في الظهور وما إذا كان ينبغي على الناس القلق؟

خذ على سبيل المثال المتغير B.1.1.7 ، الذي تم اكتشافه لأول مرة في المملكة المتحدة ، والتي لديها مراقبة جينومية قوية في المكان. اكتشف محققو الصحة العامة أن تسلسلًا معينًا به تغييرات متعددة ، بما في ذلك بروتين السنبلة ، كان في ازدياد في المملكة المتحدة حتى وسط الإغلاق الوطني ، كان هذا الإصدار من الفيروس ينتشر بسرعة ، أكثر من سابقاته.

نظر العلماء أكثر في جينوم هذا المتغير لتحديد كيفية تجاوزه للتوصيات البعيدة وغيرها من تدخلات الصحة العامة. وجدوا طفرات معينة في بروتين سبايك - بأسماء مثل ∆69-70 و N501Y - مما سهل على الفيروس إصابة الخلايا البشرية. تشير الأبحاث الأولية إلى أن هذه الطفرات تُرجمت إلى معدل انتقال أعلى ، مما يعني أنها تنتشر بسهولة أكبر من شخص لآخر مقارنة بالسلالات السابقة.

ثم استخدم مطورو اللقاحات وعلماء آخرون هذه المعلومات الجينية لاختبار ما إذا كانت المتغيرات الجديدة تغير مدى جودة عمل اللقاحات. لحسن الحظ ، وجدت الأبحاث الأولية التي لم تتم مراجعتها من قبل الأقران أن البديل B.1.1.7 لا يزال عرضة للقاحات الحالية. الأكثر إثارة للقلق هي المتغيرات الأخرى مثل P.1. و B.1.351 ، المكتشفة لأول مرة في البرازيل وجنوب إفريقيا ، على التوالي ، والتي يمكن أن تتجنب بعض الأجسام المضادة التي تنتجها اللقاحات.

إنشاء نظام مراقبة الجينوم

يتطلب الكشف عن المتغيرات المثيرة للقلق وتطوير استجابة الصحة العامة لها برنامجًا قويًا للمراقبة الجينية. يُترجم هذا إلى قيام العلماء بتسلسل عينات الفيروس من حوالي 5٪ من العدد الإجمالي لمرضى COVID-19 ، الذين تم اختيارهم ليكونوا ممثلين للسكان الأكثر تعرضًا لخطر المرض. بدون هذه المعلومات الجينومية ، قد تنتشر المتغيرات الجديدة على نطاق واسع دون أن يتم اكتشافها في جميع أنحاء البلاد وعلى مستوى العالم.

إذن كيف هو أداء الولايات المتحدة في مجال المراقبة الجينية؟ ليس جيدًا ، وهو متأخر جدًا عن البلدان المتقدمة الأخرى ، حيث يأتي في المرتبة 34 في عدد جينومات SARS-CoV-2 المتسلسلة لكل عدد من الحالات. حتى داخل الولايات المتحدة ، هناك تباين كبير بين الولايات بالنسبة للجينوم المتسلسل لكل عدد من الحالات ، بدءًا من ولاية تينيسي بنسبة 0.09٪ إلى وايومنغ بنسبة 5.82٪.

لكن هذا على وشك التغيير. تشارك مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها ، جنبًا إلى جنب مع الوكالات الأخرى التابعة للحكومة الفيدرالية ، مع المختبرات الخاصة ومختبرات الصحة العامة على مستوى الولاية والمحلية والأوساط الأكاديمية وغيرها لزيادة قدرة المراقبة الجينية في الولايات المتحدة.

ومع ذلك ، فإن الوصول إلى الهدف الوطني الجديد البالغ 5٪ الذي حدده البيت الأبيض ليس بهذه البساطة مثل دفع فاتورة ضخمة لمختبر لإجراء الاختبارات. يجب أن تجمع المختبرات العينات ، غالبًا من مصادر مختلفة: مختبرات الصحة العامة والمستشفيات والعيادات ومختبرات الاختبار الخاصة. بمجرد إجراء اختبار التسلسل ، يستخدم خبراء المعلومات الحيوية برامج متقدمة لتحديد الطفرات المهمة. بعد ذلك ، يقوم أخصائيو الصحة العامة بدمج البيانات الجينومية مع البيانات الوبائية لتحديد كيفية انتشار الفيروس. كل هذا يتطلب الاستثمار في تدريب الأفراد على أداء هذه المهام كفريق واحد.

في النهاية ، لكي يكون برنامج المراقبة الجينية الناجح مفيدًا ، يجب أن يكون سريعًا ويجب إتاحة البيانات للجمهور على الفور لإبلاغ عملية صنع القرار في الوقت الفعلي من قبل مسؤولي الصحة العامة ومصنعي اللقاحات. مثل هذا البرنامج هو أحد أدوات الصحة العامة التي ستساعد في السيطرة على الوباء الحالي وتهيئة الولايات المتحدة لتكون قادرة على الاستجابة للأوبئة في المستقبل.

ألكسندر سوندرمان ، منسق البحوث السريرية وطالب دكتوراه في الطب في علم الأوبئة ، جامعة بيتسبرغ ؛ لي هاريسون ، أستاذ علم الأوبئة والطب والأمراض المعدية والأحياء الدقيقة ، جامعة بيتسبرغ ، وفون كوبر ، مؤسس ومدير تنفيذي لشركة EvolutionSTEM ؛ أستاذ علم الأحياء الدقيقة وعلم الوراثة الجزيئية ، جامعة بيتسبرغ

شعبية حسب الموضوع