نقطه داغ تکثیر ویروس مرگبار کشف شد: نوید درمان نوورویروس

کشف نقاط داغ تکثیر ویروس نوورویروس انسانی

ویروس نوورویروس انسانی که یه ویروس از نوع RNA مثبت‌بافته، عامل اصلی گاستروانتریت ویروسیه. پیش‌بینی می‌شه که سالانه حدود ۶۸۵ میلیون مورد ازش گزارش بشه و تقریباً ۲۱۲,۰۰۰ نفر در سراسر دنیا به‌خاطرش جونشون رو از دست می‌دن. متأسفانه، هنوز هیچ واکسن یا داروی تأیید شده‌ای برای مقابله با این ویروس وجود نداره. اخیراً، محققایی از کالج پزشکی بیلور و مرکز سرطان ام.‌دی. اندرسون دانشگاه تگزاس، نتایج تحقیقاتشون رو در مقاله‌ای توی مجله Science Advances منتشر کردن که خبر از کشف نقاط داغ تکثیر این ویروس می‌ده. این کشف می‌تونه راه رو برای ساخت داروهای ضد ویروسی جدید که برای پیشگیری، کنترل یا درمان این عفونت‌ها به‌کار برن، هموار کنه.

دکتر سونی کاندال، که نویسنده‌ی اول این مقاله و محقق پسادکتری در بخش بیوشیمی و داروشناسی مولکولی بیلوره، تو آزمایشگاه دکتر بی. وی. ونگاتارام پراساد – که مسئول اصلی این پروژه بوده – این‌طور توضیح داد: “وقتی ویروس‌ها به سلول‌ها حمله می‌کنن، معمولاً ساختارهایی خاصی به‌وجود میاد به اسم کارخونه‌های تکثیر. تو این کارخونه‌ها ویروس‌های جدید ساخته می‌شن، بعد به سلول‌های بیشتری حمله می‌کنن و بیماری رو گسترش می‌دن.” اون اضافه کرد: “متاسفانه، اطلاعات چندانی درباره‌ی کارخونه‌های تکثیر نوورویروس در دست نبود. اما شواهد زیادی نشون می‌ده که بعضی از این کارخونه‌ها، برخلاف تصور قبلی، از محیط اطرافشون جدا نمی‌شن. در واقع، اینا ساختارهایی هستن شبیه به حباب، که از جدا شدن فاز مایع-مایع به‌وجود اومدن و اسمشون کاندنسات‌های بیومولکولی هست. این کاندنسات‌ها، پروتئین‌ها و مواد دیگه‌ای که برای تکثیر ویروس لازم دارن رو جذب می‌کنن.” اون همچنین اشاره کرد که کاندنسات‌های مایع، به‌عنوان کارخونه‌های تکثیر، تو ویروس‌های دیگه مثل هاری و سرخک، خیلی بررسی شدن.

تو این مطالعه، محققان بررسی کردن که آیا نوورویروس هم کاندنسات‌های بیومولکولی می‌سازه که نقش نقاط داغ تکثیر رو ایفا کنه یا نه. کاندال گفت: “ما می‌دونستیم که این کاندنسات‌ها معمولاً توسط یه پروتئین ویروسی خاص شروع می‌شن، که می‌تونه به ماده‌ی ژنتیکی ویروس متصل بشه و یه ناحیه‌ی انعطاف‌پذیر هم داره. این ویژگی‌ها باعث می‌شه که بتونن الیگومر بسازن، یعنی مولکول‌هایی که از چند واحد تکراری تشکیل شدن.” تیم تحقیقاتی با استفاده از روش‌های بیوانفورماتیک، شروع به شناسایی پروتئین‌های نوورویروس کردن که ویژگی‌های لازم برای ساخت کاندنسات‌های مایع رو داشتن.

کاندال ادامه داد: “با تمرکز روی سویه‌ی GII.4 نوورویروس انسانی که عامل اصلی بیشتر موارد گاستروانتریت تو سراسر دنیاست، متوجه شدیم که پلیمر RNA وابسته به RNA، بالاترین تمایل رو برای تشکیل کاندنسات‌های بیومولکولی داره.” او اضافه کرد: “این پروتئین یه ناحیه انعطاف‌پذیر داره، می‌تونه الیگومر بسازه و به RNA – که ماده‌ی ژنتیکی نوورویروسه – وصل می‌شه. این ویژگی‌هاش باعث می‌شن که نقش اساسی توی تکثیر ویروس داشته باشه، چون نسخه‌هایی از RNA ویروسی رو تولید می‌کنه. همه‌ی این ویژگی‌ها ما رو به این نتیجه رسوند که باید آزمایش‌های بیشتری انجام بدیم تا ببینیم آیا پلیمر RNA GII.4، واقعاً باعث تشکیل کاندنسات‌های بیومولکولی میشه یا نه، و اینکه آیا این کاندنسات‌ها برای تکثیر ویروس مناسب هستن یا نه.”

پراساد، استاد ویروس‌شناسی مولکولی و میکروبیولوژی و همچنین رئیس صندلی آلوین رومانسکی در بیوشیمی بیلور، گفت: “آزمایش‌هایی که انجام دادیم نشون داد که پلیمر RNA GII.4، در شرایط فیزیولوژیکی که تقریباً همون شرایط طبیعی بدن هستن، کاندنسات‌های مایع‌مانندی می‌سازه که خیلی هم پویا هستن. وجود این ناحیه انعطاف‌پذیر توی این پروتئین، برای این فرآیند حیاتیه.” اون همچنین عضو مرکز سرطان جامع دان ال دانکن در بیلور هم هست.

تحقیقات جدید درباره‌ی تشکیل کاندنسات‌های مایع تو سلول‌های روده‌ای انسان آلوده به نوورویروس

علاوه بر این، کاندنسات‌ها ساختارهای خیلی پویایی هستن. چند کاندنسات می‌تونن با هم ترکیب بشن و یه ساختار بزرگ‌تر رو تشکیل بدن، یا اینکه به کاندنسات‌های کوچیک‌تر تقسیم بشن. همچنین، این کاندنسات‌ها توی سلول حرکت می‌کنن و مواد رو با محیط اطرافشون تبادل می‌کنن.

بعد، محققان بررسی کردن که آیا این کاندنسات‌های مایع‌مانند، توی سلول‌های روده‌ای انسان که آلوده به نوورویروس انسانی هستن هم تشکیل می‌شن یا نه. تا قبل از این، مطالعه‌ی نحوه‌ی تکثیر نوورویروس توی سلول‌ها کار سختی بود، چون محققان یه سیستم بیولوژیکی موثر برای رشد ویروس توی آزمایشگاه نداشتن. اما در سال ۲۰۱۶، آزمایشگاه دکتر ماری استس در دانشگاه بیلور و همکارانش موفق شدن سویه‌های نوورویروس انسانی رو توی کشت‌های انتروئید روده‌ای انسان پرورش بدن. این کشت‌ها که بهشون «روده‌های کوچک» هم گفته می‌شه، مدل آزمایشگاهی از دستگاه گوارش انسان هستن که پیچیدگی، تنوع و فیزیولوژی سلولی اون رو بازسازی می‌کنن. انتروئیدهای انسانی، الگوهای عفونت خاص سویه میزبان-ویروس رو شبیه‌سازی می‌کنن و این باعث می‌شه که برای بررسی عفونت نوورویروس انسانی، به یه سیستم ایده‌آل تبدیل بشن. به‌خاطر همین، نیازهای رشد خاص سویه شناسایی می‌شن و درمان‌ها و واکسن‌ها توسعه داده می‌شن و مورد آزمایش قرار می‌گیرن.

دکتر پراساد گفت: «ما نشون دادیم که کاندنسات‌های مایع‌مانند توی کشت‌های انتروئید روده‌ای انسان آلوده به نوورویروس انسانی و همچنین توی خط سلولی HEK293T که توی آزمایشگاه رشد داده شده، تشکیل می‌شن. ما پیشنهاد می‌کنیم که این کاندنسات‌ها، مراکز تکثیر نوورویروس انسانی هستن. این یه راه‌حل خوب برای این سوال پیچیده‌ست که چطور ترجمه‌ی وابسته به ریبوزوم از ژنوم ویروسی از تکثیرش توسط پلیمرهای ویروسی تو ویروس‌های RNA مثبت‌سویه، جدا می‌شه.»

اون اضافه کرد: «آنالیزهای بیوانفورماتیک ما هم نشون داد که پلیمرهای RNA تقریباً همه‌ی سویه‌های نوورویروس، تمایل زیادی برای تشکیل این کارخونه‌های تکثیر دارن، که نشون می‌ده این پدیده احتمالاً توی بیشتر نوورویروس‌ها رایجه.»

استس، استاد خدمات ممتاز و رئیس کرسی بنیاد کالن در ویروس‌شناسی مولکولی و میکروبیولوژی در بیلور، گفت: «این یه مقاله شگفت‌انگیزه و من خوشحالم که تونستیم یافته‌ها رو توی سلول‌های آلوده به ویروس و با استفاده از سیستم کشت انتروئید روده‌ای انسان برای نوورویروس انسانی، تأیید کنیم.»

استس همچنین همکار مدیر مرکز مدل‌های تجربی دستگاه گوارش در مرکز بیماری‌های گوارشی پزشکی تگزاس و عضو مرکز سرطان جامع دان ال دانکن در بیلور هم هست. این یافته‌ها نه تنها بینش جدیدی در مورد تکثیر نوورویروس انسانی ارائه می‌دن، بلکه اهداف جدیدی برای طراحی داروهای ضد ویروسی برای عفونت‌های نوورویروس انسانی ایجاد می‌کنن که هنوز هم یه تهدید جدی برای بچه‌ها و بیمارانی که نقص ایمنی دارن، محسوب می‌شن.

دیگر همکاران این تحقیق شامل راماکریشنا انیش، بی. ویجیالکشمی آیار، شریجش شانکر، گوندیپ کائور، سو ای. کرافورد، جرون پلت و فابیو استوسی هستن. نویسندگان این مقاله به دانشگاه بیلور و مرکز سرطان ام‌دی اندرسون تگزاس وابسته هستن. حمایت مالی از این پروژه توسط گرنت NIH P01 AI057788، گرنت بنیاد رابرت ولچ Q1279، مرکز میکروسکوپی پیشرفته و اطلاعات تصویری (گرنت CPRIT RP170719)، هسته میکروسکوپی یکپارچه در دانشگاه بیلور (گرنت‌های NIH: DK56338, CA125123, ES030285 و S10OD030414) و گرنت CPRIT RR160029 تأمین شده.

“`