کشف مراکز جدید تکثیر نوروویروس: امیدی برای درمان فوری؟

کشف نقاط حیاتی تکثیر برای نورو ویروس انسانی

نوروویروس انسانی، یه نوع ویروسِ RNA با رشته مثبت هست که عامل اصلی گاستروانتریت ویروسی به حساب میاد و سالانه حدود ۶۸۵ میلیون عفونت و تقریباً ۲۱۲ هزار مورد مرگ و میر تو سراسر دنیا بهش نسبت داده میشه. این ویروس هنوز هیچ واکسن یا داروی ضد ویروسی تایید شده‌ای نداره. حالا محققای کالج پزشکی بیلور و مرکز سرطان ام‌دی اندرسون دانشگاه تگزاس، تو یه مقاله که توی Science Advances منتشر شده، از کشف مراکز تکثیر برای نورو ویروس انسانی خبر دادن که میتونه به طراحی داروهای ضد ویروسی برای پیشگیری، کنترل یا حتی درمان این عفونت‌ها کمک کنه.

دکتر سونی کاندال، که نویسنده اصلی این مقاله و پژوهشگر پسا دکتری در دپارتمان بیوشیمی و داروسازی مولکولی بیلوره، تو آزمایشگاه دکتر بی. وی. ونکاتارام پراساد، که نویسنده مسوول این پژوهشه، میگه: «وقتی ویروس‌ها به سلول‌ها حمله میکنن، محفظه‌های ویژه‌ای به اسم کارخونه‌های تکثیر ایجاد میشه که ویروس‌های جدید اونجا ساخته میشن و بعد سلول‌های بیشتری رو آلوده میکنن و باعث بیماری میشن.» اون اضافه میکنه: «ولی اطلاعات کمی درباره‌ی کارخونه‌های تکثیر نوروویروس وجود داره. حالا شواهد بیشتری نشون میده که بعضی از این کارخونه‌ها، معمولاً با یه غشای جداکننده از محیط اطرافشون جدا نمیشن، بلکه در عوض، کاندنسات‌های بیومولکولی هستن که ساختارهایی شبیه حباب دارن و از جداسازی فاز مایع-مایع تشکیل شدن. این کاندنسات‌ها، به طور انتخابی پروتئین‌ها و مواد لازم برای تکثیر ویروس رو جذب می‌کنن.»

کاندال ادامه میده: «کاندنسات‌های مایع، به عنوان کارخونه‌های تکثیر، تو ویروس‌های دیگه مثل ویروس‌های هاری و سرخک، خیلی زیاد مورد مطالعه قرار گرفتن. تو این پژوهش، محققا بررسی کردن که آیا نوروویروس هم کاندنسات‌های بیومولکولی ایجاد میکنه که به عنوان نقاط حیاتی تکثیر عمل کنن.» اون اضافه میکنه: «ما میدونستیم که این کاندنسات‌ها معمولاً توسط یه پروتئین ویروسی مشخص که توانایی اتصال به ماده‌ی ژنتیکی رو داره، شروع میشن و یه ناحیه‌ی انعطاف‌پذیر دارن و باعث تشکیل الیگومرها میشن، یعنی مولکول‌هایی که از تعداد کمی واحد تکراری ساخته شدن.»

این تیم تحقیقاتی، با استفاده از تحلیل‌های بیوانفورماتیکی، شروع به شناسایی پروتئین‌های نوروویروس کردن که ویژگی‌هایی داشتن که احتمالاً باعث ایجاد کاندنسات‌های مایع میشد. کاندال میگه: «با کار کردن روی سویه‌ی همه‌گیر نورو ویروس انسانی GII.4، که مسوول بیشتر موارد گاستروانتریت تو کل دنیاست، فهمیدیم که RNA-dependent RNA polymerase بیشترین تمایل رو برای تشکیل کاندنسات‌های بیومولکولی داره.» اون اضافه میکنه: «این پروتئین یه ناحیه‌ی انعطاف‌پذیر داره که میتونه الیگومرها رو تشکیل بده، به RNA، یعنی ماده‌ی ژنتیکی نوروویروس، متصل میشه و یه نقش اساسی تو تکثیر ویروسی با ساخت نسخه‌هایی از RNA ایفا میکنه. همه‌ی این ویژگی‌ها ما رو به این سمت سوق داد که آزمایش کنیم آیا RNA polymerase GII.4 باعث تشکیل کاندنسات‌های بیومولکولی مناسب برای تکثیر ویروس میشه یا نه.»

دکتر پراساد، که استاد ویروس‌شناسی مولکولی و میکروبیولوژی و رئیس کرسی بیوشیمی در بیلوه، میگه: «مطالعات آزمایشگاهی ما نشون میده که RNA polymerase GII.4 واقعاً کاندنسات‌های مایع‌مانند خیلی فعالی رو تو شرایط فیزیولوژیکی مرتبط تو آزمایشگاه تشکیل میده و ناحیه انعطاف‌پذیر این پروتئین برای این فرآیند خیلی مهمه.» پراساد همچنین عضو مرکز جامع سرطان «دن ال دانکن» بیلوره.

تحقیقات جدید درباره‌ی تشکیل کندانس‌های مایع توی سلول‌های روده‌ی انسان آلوده به نوروویروس

علاوه بر این، کندانس‌ها ساختارهای خیلی فعالی هستن. چند تا کندانس میتونن با هم ادغام بشن و یه ساختار بزرگتر تشکیل بدن یا به واحدهای کوچکتر تقسیم بشن. همچنین، این کندانس‌ها، توی سلول‌ها حرکت میکنن و با محیط اطرافشون مواد رو تبادل می‌کنن.

بعد، محققا بررسی کردن که آیا این کندانس‌های شبیه مایع توی سلول‌های روده‌ی انسان که به نورو ویروس انسانی آلوده شدن هم تشکیل میشن یا نه. تا حالا، مطالعه درباره‌ی چگونگی تکثیر نوروویروس توی سلول‌ها سخت بود؛ چون محققا یه سیستم زیستی موثر برای رشد ویروس توی آزمایشگاه نداشتن. ولی تو سال ۲۰۱۶، آزمایشگاه دکتر ماری استس در بایلور و همکاراش موفق شدن سویه‌های نورو ویروس انسانی رو توی کشت‌های انتروئید روده انسانی پرورش بدن. این کشت‌ها که بهشون «روده‌های کوچیک» هم میگن، یه مدل آزمایشی از دستگاه گوارش انسان هستن که پیچیدگی، تنوع و فیزیولوژی سلولی اون رو بازسازی میکنن.

انتروئیدهای انسانی، الگوهای عفونت خاص سویه‌ها رو شبیه‌سازی میکنن و همین باعث میشه تبدیل به یه سیستم ایده‌آل برای تجزیه و تحلیل عفونت نوروویروس انسانی بشن. این مطالعه کمک میکنه تا نیازهای خاص رشد سویه‌ها شناسایی بشه و درمان‌ها و واکسن‌ها توسعه و آزمایش بشن. دکتر پرساد گفت: «ما نشون دادیم که کندانس‌های شبیه مایع توی کشت‌های انتروئید روده انسانی آلوده به نورو ویروس انسانی و همچنین توی خط سلولی HEK293T انسان که توی آزمایشگاه رشد داده شده، تشکیل میشن. ما پیشنهاد میدیم که این کندانس‌ها مراکز تکثیر نوروویروس انسانی هستن، که یه پاسخ زیبا به یه سوال پیچیده هست که چطور ترجمه‌ی ژنوم ویروسی با کمک ریبوزوم از تکثیرش توسط پلی‌مراز ویروسی توی ویروس‌های RNA مثبت‌ساز جدا میشه.»

اون اضافه کرد: «تحلیل بیوانفورماتیک ما هم نشون داد که پلی‌مرازهای RNA تقریباً همه‌ی سویه‌های نوروویروس تمایل بالایی برای تشکیل این کارخونه‌های تکثیر دارن، که نشون میده این احتمالاً یه پدیده‌ی رایج تو اکثر نوروویروس‌هاست.»

استس، استاد خدمات ممتاز و رئیس کرسی بنیاد کالن در ویروس‌شناسی مولکولی و میکروبیولوژی در بایلور، میگه: «این یه مقاله‌ی فوق‌العاده‌اس و خوشحالم که تونستیم یافته‌ها رو تو سلول‌های آلوده به ویروس، با استفاده از سیستم کشت انتروئید روده انسانی برای نوروویروس انسانی تایید کنیم.» استس همچنین همکار مدیر سیستم‌های مدل تجربی دستگاه گوارش تو مرکز بیماری‌های گوارشی پزشکی تگزاس و عضو مرکز سرطان جامع دن ال دانکن بایلور هست.

یافته‌ها، نه تنها بینش جدیدی درباره‌ی تکثیر نروویروس انسانی ارائه میدن، بلکه اهداف جدیدی برای طراحی داروهای ضد ویروسی برای عفونت‌های نوروویروس انسانی که هنوز یه تهدید جدی برای بچه‌ها و بیماران دارای نقص ایمنی هستن، باز میکنن. سایر همکارای این پژوهش شامل راماکریشنان آنیش، بی. ویجایالکشمی آیار، سریجش شانکر، گوندیپ کائور، سو ای. کرافورد، یرون پولت و فابیو استوسی هستن. نویسنده‌ها با کالج پزشکی بیلور و مرکز سرطان ام‌دی اندرسون دانشگاه تگزاس همکاری دارن. حمایت از این پروژه توسط گرنت NIH P01 AI057788، گرنت بنیاد رابرت ولچ Q1279، مرکز میکروسکوپی پیشرفته و اطلاعات تصویری (گرنت CPRIT RP170719)، هسته‌ی میکروسکوپی یکپارچه در کالج پزشکی بیلور (گرنت‌های NIH: DK56338، CA125123، ES030285 و S10OD030414) و گرنت CPRIT RR160029 تامین شده.