בכל פעם שיש התפרצות מחלה גדולה, אחת השאלות הראשונות שמדענים והציבור שואלים היא: "מאיפה זה הגיע?"

על מנת לחזות ולמנוע מגפות עתידיות כמו COVID-19, החוקרים צריכים למצוא את מקור הנגיפים הגורמים להם. זו לא משימה של מה בכך. ה מקור ה- HIV לא היה ברור עד 20 שנה לאחר שהתפשט ברחבי העולם. מדענים עדיין לא יודעים מה מקור האבולה, למרות שהיה גרמה למגיפות תקופתיות מאז שנות השבעים.

כ מומחה לאקולוגיה נגיפית, לעתים קרובות שואלים אותי כיצד מדענים מתחקים אחר מקורו של נגיף. בעבודתי מצאתי נגיפים חדשים רבים וכמה פתוגנים ידועים המדביקים צמחי בר בלי לגרום למחלה כלשהי. צמחיים, בעלי חיים או בני אדם, השיטות זהות במידה רבה. מעקב אחר מקורותיו של נגיף כולל שילוב של עבודת שטח מקיפה, בדיקות מעבדה יסודיות ולא מעט מזל.

נגיפים קופצים ממארחים של חיות בר לבני אדם

וירוסים רבים וסוכני מחלות אחרים המדביקים אנשים מקורם בבעלי חיים. מחלות אלו הן זואנוטיכלומר הם נגרמים על ידי נגיף בעלי חיים שקפץ לאנשים והסתגל להתפשט בקרב אוכלוסיית בני האדם.

זה עשוי להיות מפתה להתחיל את החיפוש אחר מקור ויראלי על ידי בדיקת חיות חולות באתר של זיהום אנושי ראשון ידוע, אך לעתים קרובות מארחי בר אינם מראים שום תסמינים. נגיפים ומארחיהם מסתגלים זה לזה לאורך זמן, ולכן וירוסים לעיתים קרובות אינם גורמים לתסמיני מחלה ברורים עד שהם לוקים קפץ למין מארח חדש. חוקרים אינם יכולים לחפש סתם חיות חולות.

בעיה נוספת היא שאנשים וחיות המזון שלהם אינם נייחים. המקום בו החוקרים מוצאים את האדם הנגוע הראשון אינו בהכרח קרוב למקום בו הופיע הנגיף לראשונה. אתגר במעקב אחר מקור ויראלי הוא המגוון הרחב של דגימות אנושיות ובעלי חיים שיש לאסוף ולבדוק. LLuis Alvarez / DigitalVision באמצעות Getty Images

במקרה של COVID-19, עטלפים היו מקום ראשון ברור. הם מארחים ידועים עבור קורונווירוסים רבים והם המקור האפשרי למחלות זונוטיות אחרות כמו SARS ו- MERS.

עבור SARS-CoV-2, הנגיף שגורם ל- COVID-19, המדענים הקרובים ביותר מצאו עד כה BatCoV RaTG13. נגיף זה הוא חלק מאוסף של קורונווירוסים עטלפים שהתגלו בשנת 2011 ו -2012 על ידי וירולוגים ממכון וירולוגיה ווהאן. הוויראולוגים חיפשו קורונווירוסים הקשורים ל- SARS בעטלפים לאחר מגפת SARS-CoV-1 בשנת 2003. הם אספו דגימות צואה וספוגיות גרון מעטלפים באתר במחוז יונאן, כ -932 ק"מ ממעבדת המכון בווהאן, שם החזירו דגימות להמשך מחקר.

כדי לבדוק אם העטרות העטלפיות יכולות להתפשט לאנשים, החוקרים הדביקו תאי כליה של קופים תאים שמקורם בגידול אנושי עם דגימות יונאן. הם גילו כי מספר הנגיפים מאוסף זה יכולים לשכפל בתאים האנושייםכלומר, הם עשויים להיות מועברים ישירות מעטלפים לבני אדם ללא מארח ביניים. עטלפים ואנשים לא באים במגע ישיר לעתים קרובות מאוד, עם זאת, כך שמארח ביניים עדיין סביר למדי.

מציאת קרובי המשפחה הקרובים ביותר

השלב הבא הוא לקבוע עד כמה קשור קשר הדוק בין נגיף החשוד לחיות בר למי שמדביק בני אדם. מדענים עושים זאת על ידי בירור הרצף הגנטי של הנגיף, הכרוך בקביעת סדר אבני הבניין הבסיסיות, או נוקלאוטידים, שמרכיבים את הגנום. ככל ששני רצפים גנטיים חולקים יותר נוקלאוטידים, הם קשורים זה לזה יותר.

רצף גנטי של נגיף כתר העטלף RaTG13 הראה שזה נגמר 96% זהים ל- SARS-CoV-2. רמה זו של דמיון פירושה ש- RaTG13 הוא קרוב יחסית למדי ל- SARS-CoV-2, המאשר כי SARS-CoV-2 מקורו ככל הנראה בעטלפים, אך עדיין רחוק מכדי להיות אב קדמון ישיר. ככל הנראה היה מארח אחר שתפס את הנגיף מעטלפים והעביר אותו לבני אדם. על מנת למצוא את מארח הביניים בין עטלפים לבני אדם, על החוקרים להשליך רשת גדולה ולדגום בעלי חיים רבים ושונים. AP צילום / סילביה איזקיירדו

מכיוון שחלק מהמקרים המוקדמים ביותר של COVID-19 נמצאו אצל אנשים הקשורים לשוק הטבע בוואהאן, היו השערות כי חיית בר משוק זה היא מארח הביניים בין עטלפים לבני אדם. עם זאת, חוקרים מעולם לא מצא את וירוס הקורונה בבעלי חיים מהשוק.

כמו כן, כאשר זוהה נגיף קורונה קשור ב pangolins שהוחרם במבצע נגד הברחות בדרום סין, רבים קפצו למסקנה כי SARS-CoV-2 קפץ מעטלפים לפנגולינים לבני אדם. ה נגיף פנגולין נמצא כי זהה רק ל- 91% ל- SARS-CoV-2, מה שהופך אותו לא סביר להיות אב קדמון ישיר לנגיף האנושי.

כדי לאתר את מקורו של SARS-CoV-2, יש לאסוף הרבה יותר דגימות בר. זו משימה קשה - דגימת עטלפים גוזלת זמן ודורשת אמצעי זהירות קפדניים כנגד זיהום בשוגג. מאז נמצאים קורונווירוסים הקשורים ל- SARS ב עטלפים ברחבי אסיהכולל תאילנד ויפן, זה ערמת חציר גדולה מאוד לחפש מחט קטנה מאוד.

יצירת עץ משפחה עבור SARS-CoV-2

על מנת למיין את חידת המקור והתנועה הוויראלית, מדענים לא רק צריכים למצוא את החלקים החסרים, אלא גם להבין כיצד כולם משתלבים זה בזה. לשם כך נדרש איסוף דגימות נגיפיות מזיהומים בבני אדם והשוואת רצפים גנטיים זה לזה וגם לנגיפים אחרים שמקורם בבעלי חיים.

כדי לקבוע כיצד דגימות ויראליות אלה קשורות זו לזו, חוקרים משתמשים בכלי מחשב לבניית עץ המשפחה של הנגיף, או פילוגניה. החוקרים משווים את הרצפים הגנטיים של כל דגימה נגיפית ובונים קשרים על ידי יישור ודירוג של דמיון והבדלים גנטיים.

האב הקדמון הישיר לנגיף, החולק את הדמיון הגנטי הגדול ביותר, יכול להיחשב כהורה שלו. וריאנטים החולקים את אותו רצף הורים אך עם מספיק שינויים כדי להבדיל אותם זה מזה הם כמו אחים. במקרה של SARS-CoV-2, גרסה דרום אפריקאית, B.1.351, והגרסה הבריטית, B.1.1.7, הם אחים.

בניית אילן יוחסין מסובכת מכך שפרמטרים שונים של ניתוח יכולים לתת תוצאות שונות: אותה קבוצה של רצפים גנטיים יכולה לייצר שני עצי משפחה שונים מאוד. רצפי הנוקלאוטידים של שישה נגיפים בדיוניים מוצגים בחלק העליון. להלן שני אילנות יוחסין של נגיפים אלה שנוצרו באמצעות שתי תוכניות שונות. העץ משמאל משתמש בזהות באחוזים בלבד, ואילו העץ מימין שוקל גם אם שני הרצפים חולקים תווים דומים. מרילין רוסינק, CC BY-ND

מבחינת SARS-CoV-2, ניתוח פילוגנטי מתגלה כקשה במיוחד. אם כי עשרות אלפי רצפי SARS-CoV-2 זמינים כעת, הם לא שונים זה מזה מספיק ליצור תמונה ברורה איך הם קשורים זה לזה.

הוויכוח הנוכחי: מארח פראי או זליגת מעבדה?

האם SARS-CoV-2 יכול היה להשתחרר ממעבדת מחקר? למרות ש ראיות עדכניות מרמז שזה לא המקרה, 18 וירולוגים בולטים הציעו לאחרונה ששאלה זו צריכה להיות נחקר עוד.

למרות שהיו השערות לגבי הנדסת SARS-CoV-2 במעבדה, אפשרות זו נראית מאוד לא סבירה. כאשר משווים את הרצף הגנטי של RaTG13 פראי עם SARS-CoV-2, ההבדלים מתפשטים באופן אקראי על פני הגנום. בנגיף מהונדס יהיו גושים ברורים של שינויים המייצגים הציגו רצפים ממקור ויראלי אחר.

[קבל את מיטב סיפורי המדע, הבריאות והטכנולוגיה שלנו. הירשם לניוזלטר המדעי של השיחה.]

יש רצף ייחודי אחד בגנום SARS-CoV-2 שמקודד חלק מחלבון הספייק שנראה שיש לו תפקיד חשוב בהדבקת אנשים. מעניין לציין שרצף דומה נמצא בוירוס הכלילי של MERS ש גורם למחלה הדומה ל- COVID-19.

למרות שלא ברור כיצד SARS-CoV-2 רכש את הרצפים הללו, האבולוציה הוויראלית מרמזת שהם נבעו מתהליכים טבעיים. וירוסים לצבור שינויים או על ידי החלפה גנטית עם נגיפים אחרים ומארחיהם, או על ידי טעויות אקראיות במהלך שכפול. נגיפים שמקבלים שינוי גנטי שמעניק להם יתרון רבייה בדרך כלל ימשיך להעביר אותו באמצעות שכפול. כי MERS ו- SARS-CoV-2 חולקים רצף דומה בחלק זה של הגנום מרמז על כך שהוא התפתח באופן טבעי בשניהם והתפשט מכיוון שהוא מסייע להם להדביק תאים אנושיים.

לאן ללכת מכאן?

להבין את המקור של SARS-CoV-2 יכול לתת לנו רמזים להבין ולחזות מגפות עתידיות, אבל אולי לעולם לא נדע בדיוק מאיפה זה הגיע. לא משנה איך SARS-CoV-2 קפץ לבני אדם, הוא כאן עכשיו, וזה כנראה כאן כדי להישאר. בהמשך, החוקרים צריכים להמשיך לעקוב אחר התפשטותה ולקבל כמה שיותר אנשים להתחסן.

על המחבר