ما الفيروس؟ تاريخ مختصر للفيروسات والفيروسات المسرطنة

ما الفيروس؟

الفيروس عامل مُعدٍ صغير لا يستطيع التكاثر إلا داخل الخلايا الحية لكائنات أخرى. ويمكن للفيروسات إصابة جميع أشكال الحياة، من الحيوانات والنباتات إلى البكتيريا والطحالب.

في 1892 حدد Dmitri Ivanovsky عاملًا يصيب نباتات التبغ لكنه مُمرض غير بكتيري . وفي مقال نشره Martinus Beijerinck في 1898، عُرِّف هذا الممرض بفيروس موزاييك التبغ، وهكذا اكتُشفت الفيروسات في نهاية القرن 19. واليوم يُعرف وجود ملايين أنواع الفيروسات، وتوجد في كل نظام بيئي تقريبًا على الأرض، وهي الكيانات البيولوجية الأكثر تنوعًا. وتختص بدراستها الفيرولوجيا، وهي تخصص فرعي من الأحياء الدقيقة.

• موضوع ذو صلة: كيف ينتقل فيروس كورونا الجديد (SARS-CoV-2) ويسبب المرض؟ آخر التطورات العلمية 

إذا لم يكن الفيروس داخل خلية مصابة أو في طور إصابة خلية، فإنه يوجد على هيئة جسيمات مستقلة. وتتكون هذه الجسيمات الفيروسية، المعروفة أيضًا بالفيريونات، من قسمين أو ثلاثة:

1. DNA أو مادة وراثية مصنوعة من RNA، وهي جزيئات طويلة تحمل المعلومات الجينية؛
2. وقفيصة بروتينية تسمى الكابسيد تحيط بالمادة الوراثية وتحميها؛
3. وفي بعض الحالات (iii) غلاف دهني يحيط بالقفيصة البروتينية.

تتراوح أشكال هذه الجسيمات الفيروسية بين البسيطة والبنى المعقدة جدًا. ومعظم الفيروسات صغيرة جدًا بحيث لا تُرى بالمجهر العادي. يبلغ حجم الفيروس المتوسط نحو جزء من مئة من حجم البكتيريا المتوسطة. يُقاس حجم الفيروسات بالنانومتر؛ فمثلًا يبلغ حجم فيروس الإنفلونزا A نحو 80-120 نانومتر. و1 نانومتر جزء من مليار من المتر. أي إن قطر الفيروس المتوسط في هذه الحالة جزء من 10 ملايين من 1 متر.

أصول الفيروسات في تاريخ الحياة التطوري غير واضحة: ربما تطور بعضها من البلازميدات، وهي قطع DNA يمكنها التنقل بين الخلايا، وأخرى من البكتيريا. والفيروسات أداة مهمة في التطور لنقل الجينات أفقيًا، مما يزيد التنوع الجيني. ويعدّها بعضهم شكلًا من الحياة لأنها تحمل المادة الوراثية وتضاعفها وتتطور بالانتقاء الطبيعي، لكنها تفتقر إلى خصائص أساسية (مثل البنية الخلوية) تُعد لازمة عادةً لاعتبار الشيء حيًا. وبسبب امتلاكها هذه الصفات كلها وُصفت بأنها «كائنات على حافة الحياة» ومضاعِفات.

كيف تنتقل الفيروسات / تنتشر؟

تنتشر الفيروسات بطرق كثيرة؛

• في النباتات تنتقل الفيروسات عادةً من نبات إلى آخر بواسطة الحشرات المتغذية على النباتات، مثل حشرات المنّ.
• وفي الحيوانات والبشر يمكن أن تحمل الحشرات الماصة للدم الفيروسات. وتُعرف هذه الكائنات الحاملة للمرض باسم النواقل . وتنتشر فيروسات الإنفلونزا بالسعال والعطاس. وينتقل نوروفيروس وروتافيروس، وهما سببان شائعان لالتهاب المعدة والأمعاء الفيروسي (عدوى الأمعاء)، بالطريق البرازي الفموي، وينتقلان من شخص إلى آخر ويدخلان الجسم في الطعام أو الماء. وHIV أحد الفيروسات القليلة التي تنتقل بالاتصال الجنسي وسوائل الجسم.

- السرطانات والأمراض الأخرى المرتبطة بعدوى HIV

تحفّز العدوى الفيروسية عادةً استجابة مناعية تزيل الفيروس المُعدي. ويمكن أيضًا إحداث استجابات مناعية بواسطة اللقاحات التي تكسب مناعة مكتسبة اصطناعيًا ضد عدوى فيروسية محددة. وتتجنب بعض الفيروسات المسببة للإيدز والتهاب الكبد الفيروسي هذه الاستجابات وتسبب عدوى مزمنة. وليس للمضادات الحيوية أي تأثير في الفيروسات، لكن طُوّرت بضعة أدوية مضادة للفيروسات.

في الشكل أدناهتُصوَّر بعض الفيروسات المعروفة التي تُظهر مدى اختلاف بنى الفيروسات.

محطات من تاريخ الفيروسات

مخترع لقاح داء الكلب Louis Pasteur (1822-1895)، رغم اكتشافه اللقاح، لم يجد العامل المسبب لداء الكلب وتوقع أنه قد يكون ممرضًا صغيرًا جدًا لا يمكن كشفه بالمجهر. وفي 1884 اخترع عالم الأحياء الدقيقة الفرنسي Charles Chamberland مرشحًا بمسام أصغر من البكتيريا، فأمكن فصل البكتيريا كليًا من محلول يحتوي عليها. وفي 1892 استخدم عالم الأحياء الروسي Dmitri Ivanovsky هذا المرشح لدراسة الفيروس المعروف حاليًا باسم فيروس موزاييك التبغ . ولاحظ في تجاربه بقاء العوامل في السائل الراشح بعد ترشيح المحاليل المأخوذة من أوراق التبغ المصابة المسحوقة. واقترح Ivanovsky أن العدوى ناجمة عن سم تنتجه البكتيريا، لكنه لم يتابع هذه الفكرة. وكان يُعتقد آنذاك أن المرشحات تحجز جميع العوامل المعدية وأنها تستطيع التكاثر في أوساط الزرع (وكانت هذه الفكرة جزءًا من نظرية الجراثيم المسببة للمرض). وفي 1898 كرر عالم الأحياء الدقيقة الهولندي Martinus Beijerinck هذه التجارب، واقتنع بأن المحلول الراشح يحتوي شكلًا جديدًا من العوامل المعدية. ولاحظ أنها تتكاثر فقط في الخلايا القابلة للانقسام، لكنه لم يرَ الجسيمات المسببة للمرض في التجربة، فأطلق عليها اسم contagium vivum fluidum (الميكروبات الحية الذائبة)، ثم أُعيدت تسميتها فيروسًا . ودافع Beijerinck عن وجود الفيروسات سائلةً في الطبيعة، ثم دحض Wendell Stanley، الذي اعتقد أنها جسيمات، هذه النظرية.

في أوائل القرن 20. اكتشف عالم الجراثيم البريطاني Frederick Twort مجموعات من الفيروسات تصيب البكتيريا وتسمى اليوم العاثيات (أو الفاج فقط). ووصف عالم الأحياء الدقيقة الفرنسي الكندي Félix d'Herelle فيروسات تقتل البكتيريا عند إضافتها معلَّقة إلى وسطها الغذائي. وقُدمت العاثيات علاجات محتملة لأمراض مثل التيفوئيد والكوليرا، لكن أُهملت مع تطوير البنسلين. وساعدت أبحاث العاثيات على فهم آليات تشغيل الجينات وإيقافها، وآلية مفيدة لنقل الجينات الأجنبية إلى الخلايا البكتيرية. بل وُلدت أثناء دراسة علاقة العاثيات بالبكتيريا تقنية CRISPR-CAR9 الجينية التي تُعد من أعظم اكتشافات عصرنا.

في 1949 أنتج John Franklin Enders وThomas Weller وFrederick Robbins فيروس شلل الأطفال في مزرعة خلايا جنين بشري، وهكذا أُنتج فيروس خارج الأنسجة الحيوانية السليمة والبيض المحتوي على أجنة. وأجرى Jonas Salk هذا العمل لإنتاج لقاح فعال لشلل الأطفال.

أول صور للفيروساتحُصل عليها بعد اختراع المهندسين الألمانيين Ernst Ruska وMax Knoll في 1931 المجهر الإلكتروني. تخيلوا أن الفيروسات لم تُصوَّر إلا بعد 40 سنة من إثبات وجودها نظريًا.

شهد اكتشاف الفيروسات عصره الذهبي في النصف الثاني من القرن 20.، واكتُشف في تلك السنوات أكثر من 2000 نوع من فيروسات الحيوان والنبات والبكتيريا. وفي 1963 اكتشف Baruch Blumberg فيروس التهاب الكبد B، وفي 1965 حدد Howard Temin أول فيروس قهقري. تستخدم الفيروسات القهقرية إنزيم المنتسخة العكسية لنسخ DNA من RNA الخاص بها، وقد وصفه للمرة الأولى مستقلين عن بعضهما Howard Martin Temin وDavid Baltimore في 1970. وفي 1983 عزل فريق Luc Montagnier في معهد باستور بفرنسا لأول مرة الفيروس القهقري المعروف اليوم باسم HIV.

علاقة الفيروسات بالسرطان كانت أيضًا موضوعًا لأبحاث لا تُحصى. وأبرز هذه الأبحاث علاقة HPV بسرطان عنق الرحم. ومن أكثر من 100 نوع معروف من HPV، يصيب نحو 40 المنطقة التناسلية، و15 منها مرتفع الخطورة لسرطان عنق الرحم. يُعتقد أن نحو %5 من جميع السرطانات مرتبط بـ HPV.

رغم أهميته الكبيرة للسرطان، فإن معظم معرفتنا بعلاقة HPV بالسرطان حديث، ويستند إلى الأبحاث الرائدة للعالم الذي حصل على نوبل في 2008 لاكتشافه أن HPV يسبب سرطان عنق الرحم، وهو Harald zur Hausenالذي قاد هذه الأبحاث.

طرح Harald zur Hausen في عقد 1970 فكرة لم يطرحها أحد قبله: «قد يكون فيروس الورم الحليمي البشري (HPV) سبب سرطان عنق الرحم!». واعتقد أن هذا الفيروس يدمج DNA الخاص به في DNA خلايا عنق الرحم ويستخدمها للتكاثر. ولإثبات ذلك كان عليه إظهار DNA الخاص بـ HPV في خلايا سرطان عنق الرحم. وتابع Harald zur Hausen هذه الفكرة بدراسة أنواع HPV المختلفة لأكثر من 10 سنوات؛ وواجه صعوبة لأن جزءًا فقط من DNA الفيروسي يندمج في جينوم المضيف، ولوجود أكثر من 100 نمط فرعي من HPV. وأخيرًا أظهر في 1983 DNA الخاص بـ HPV في خزعات سرطان عنق الرحم، وأن نوعي HPV ذوي الرقمين 16 و18 هما السببان الرئيسيان لسرطان عنق الرحم (وُجد HPV 16 و18 في نحو % 70 من خزعات سرطان عنق الرحم).

أتاح هذا الاكتشاف القيّم تطوير ما يوفر حماية بنسبة % 95 من العدوى بنوعي HPV16 و18 مرتفعي الخطورة، أي لقاحات HPV. وحصل لقاح HPV الوقائي في 2006 على موافقة FDA ، وخفّض بالفعل تواتر سرطان عنق الرحم بوضوح في البلدان التي دخل فيها الاستخدام المنتظم؛ بل إن الدولة الأكثر اهتمامًا بلقاح HPV، أستراليا، توشك أن تقضي تمامًا على سرطان عنق الرحم في البلاد.

- ما HPV (human papillomavirus) وكيف يسبب السرطان؟

كيف تكون بنية الفيروسات؟

تتكون جميع الفيروسات أساسًا من حمض نووي (DNA أو RNA) و قفيصة(غلاف بروتيني). وتسمى هذه البنية القفيصة النووية . ويوجد في بعض الفيروسات غلاف دهني يحيط بالفيروس. وتسمى البنى البارزة إلى الخارج من الغلاف وحدات البروتين السكري . وتتيح البروتينات السكرية التصاق الفيروس بمستقبل الخلية المستهدفة. ويُسمى الفراغ بين الغلاف والقفيصة تيغومنت، وتوجد فيه بروتينات المصفوفة (M). ووظيفة بروتينات المصفوفة تمكين الفيروسات المغلفة من الخروج من الخلية المضيفة بالتبرعم.

لأن الفيروسات لا تنتج الطاقة، فإنها تحتاج حتمًا إلى خلية حية للتكاثر. ولذلك فهي كائنات دقيقة إجبارية داخل الخلايا. وعند تكاثر الفيروسات تتكون آلاف الجسيمات الفيروسية.

تُسمى البنى المؤلفة من الحمض النووي والبروتين الفيروسيين في الخلية المصابة الأجسام الاشتمالية .

الفيروسات المسببة للسرطان - الفيروسات الورمية / المسرطنة

من المعروف أن الفيروسات تسبب سرطانات مختلفة لدى البشر والأنواع الأخرى. بل يُقدَّر أن %16 من جميع السرطانات ينشأ نتيجة عدوى الفيروسات والبكتيريا . ويُسمى الفرع العلمي الذي يدرس الكائنات الدقيقة المسببة للسرطان الميتاجينوميات . ومع ذلك لا تظهر السرطانات الفيروسية إلا لدى نسبة قليلة جدًا من المصابين. فمثلًا لا تسبب %70-90 من عدوى HPV أي شكوى، وتشفى تلقائيًا خلال 1-2 سنة، أو قد يظهر قسم قليل منها على هيئة ثآليل.

تنتمي فيروسات السرطان إلى عائلات فيروسية متعددة، تشمل فيروسات RNA وDNA، ولذلك لا يوجد نوع واحد فقط من الفيروسات المسرطنة. ويتحدد تطور السرطان بعوامل مختلفة مثل جهاز مناعة الشخص وقدرة أنظمة إصلاح DNA و الطفرات التي يسببها الفيروس.

ما الفيروسات التي تسبب السرطان لدى البشر؟

فيروس إبشتاين بار (EBV): أكثر أنواع الفيروسات تسببًا بالعدوى لدى البشر شيوعًا. ويُعتقد أن 95 بالمئة من سكان العالم مصابون به. ووجدت الأبحاث ارتباط هذا الفيروس بسرطانات اللمفوماوالمعدة و البلعوم الأنفي . لكن احتمال نشوء السرطان المرتبط بعدوى EBV لدى المصابين بهذا الفيروس منخفض جدًا. ولا يوجد لقاح مطوّر ضد فيروس EBV.

فيروس التهاب الكبد C (HCV): ارتبط بالتهابات الكبد المزمنة و سرطان الكبد . ومن المعروف أن اضطرابات كبدية خطيرة تظهر لدى 20 بالمئة من المصابين بـ HCV، أي إيجابيي HCV، وأن سرطان الكبد المرتبط بـ HCV يظهر لدى 4–7 بالمئة منهم. ولا يوجد لقاح فعال مطوّر ضد HCV.

فيروس التهاب الكبد B (HBV): له دور أساسي في تطور سرطان الكبد، وهو السرطان الأكثر شيوعًا بالمرتبة 5. ووجدت الأبحاث أن الفيروس يسبب التهابات كبد مزمنة وتسرطنًا عبر العدوى المستديمة. وتوجد لقاحات فعالة جدًا مطوّرة ضد هذا النوع الفيروسي.

الفيروس البشري الموجه للخلايا اللمفاوية T (HTLV): هو أول نوع من الفيروسات القهقرية اكتُشف. ولأن الفيروسات القهقرية تستطيع إنتاج DNA من RNA، يمكنها إضافة الجينات إلى الخلايا بسهولة. وشوهد ابيضاض الدم لدى البالغين بخلايا T لدى 10 بالمئة من المصابين بـ HTLV. ولا يوجد لقاح وقائي ضد هذا الفيروس، لكن طُوّرت أدوية علاجية.

فيروس الورم الحليمي البشري (HPV): أحد أكثر الفيروسات بحثًا. حُدد أكثر من 100 نمط فرعي منه، وارتبط بسرطان عنق الرحم. بل أظهرت الدراسات في السنوات الأخيرة أن سبب %99 من سرطانات عنق الرحم هو عدوى HPV. وشوهد أن 10- 20 بالمئة من المصابين بهذا الفيروس يصابون بسرطانات عنق الرحم و الشرج / المستقيموالفرج والقضيب و الرأس والعنق. ويوجد حاليًا في السوق لقاحان فعالان ضد HPV باسم Gardasil وCervarix.

فيروس الهربس المرتبط بساركومة كابوزي (KSHV): يُعتقد أنه يمتلك أكبر عدد من الجينات الورمية (المسببة للتسرطن) بين الفيروسات الورمية. ويسبب نوع السرطان المسمى ساركومة كابوزي الذي يظهر غالبًا لدى مرضى الإيدز والأشخاص المثبَّطة مناعتهم.

فيروس بوليوما خلايا ميركل (MCV): فيروس اكتُشف حديثًا أنه يسبب السرطان. ويسبب نوعًا نادرًا جدًا وعدوانيًا يسمى سرطان خلايا ميركل . لكن لم يُكشف هذا الفيروس لدى 20 بالمئة من المرضى المصابين بهذا السرطان في أحدث الأبحاث. ولا يوجد أي لقاح أو دواء مطوّر ضد الفيروس. وما زالت الأبحاث مستمرة بشأن ما إذا كان يسبب السرطان.

كيف تسبب الفيروسات أو البكتيريا السرطان؟

بعد دخول الفيروسات، وهي من الكائنات الدقيقة، الجسم، قد تهاجم الخلايا وتدمج مادتها الوراثية عشوائيًا في بنية DNA بنواة الخلية، فتسبب فرط إنتاج الجينات الورمية التي تسهم في تطور الورم، أو تضيف هذه الجينات الورمية إلى بنيتها الوراثية وتنتشر سريعًا في الجسم فتحفز تشكل الورم. وهذه الجينات التي تؤدي وظيفة في تكاثر الخلايا حين تُنتَج بمستويات طبيعية، تمنع بعد طفرتها الجينات الكابحة لتشكل الورم من أداء وظائفها، وتمكّن الخلايا التي يفترض أن تموت من الهرب من آليات الموت والتكاثر بلا ضبط، فتسهم بالتالي في تشكل الورم كما تفعل الكائنات الدقيقة الأخرى. وكل هذه الأحداث أدلة كافية لتفسير كيفية تسبب الكائنات الدقيقة بالسرطان.

كيف يستجيب جهاز المناعة بعد العدوى الفيروسية؟

1. استجابة الإنترفيرون: أول استجابة مناعية يظهرها المضيف للعدوى الفيروسية. لكن بعض الفيروسات مثل HIV وEBV مقاومة للإنترفيرون.
   الإنترفيرونات من عائلة تسمى السيتوكينات. ولا تؤثر مباشرة في الفيروس؛ فالإنترفيرونات المفرزة من الخلايا المصابة توقف في الخلايا الأخرى إنتاج البروتينات التي تحتاجها الفيروسات. ولا تكون فعالة إلا ضد الفيروسات داخل الخلايا.
   توجد 3 أنواع من الإنترفيرون: ألفا وبيتا وغاما. ومن بينها يُستخدم إنترفيرون ألفا في علاج ساركومة كابوزي المرتبطة بـ HHV-8، وسرطان الكلى، والثآليل المرتبطة بـ HPV، والتهاب الكبد المزمن النشط الناجم عن فيروسات التهاب الكبد B-C المزمنة.
2. الخلايا القاتلة الطبيعية (natural killer, NK) والخلايا اللمفاوية T السامة للخلايا (Tc): تقتل الخلايا اللمفاوية NK وTc كلتاهما الخلية المصابة بالفيروس، وليس الفيروس. ولأن NK خلية مناعية غير موجهة نحو هدف، فإنها تدخل مواجهة العدوى الفيروسية قبل Tc. ويمكن لبعض الخلايا تغيير بنية الخلية التي تصيبها للهرب من جهاز المناعة (وقد تستخدم الخلايا السرطانية تكتيكات مشابهة). وتنشأ بعض الآثار التي تُلاحظ بعد عدوى فيروسية، مثل الطفح الجلدي المرتبط بفيروس الحصبة، نتيجة هجوم خلايانا الدفاعية جزئيًا بصورة عمياء على الأنسجة المصابة بالفيروس.
3. الأجسام المضادة: لاستجابة الأجسام المضادة المناعية ضد الفيروسات 3 نتائج:
   1. تحييد الفيروس بتغطيته بالأجسام المضادة: يمنع تفاعل الفيروسات مع مستقبلات الخلايا وإصابتها خلايا جديدة. لكنه لا يؤثر في الفيروسات داخل الخلايا. ولذلك تحمي الأجسام المضادة المكتسبة بالتطعيم الشخص من العدوى الفيروسية الجديدة، لكنها لا تؤثر في العدوى القديمة المستقرة.
   2. السمية الخلوية المعتمدة على الأجسام المضادة: تستطيع خلايا جهاز المناعة العثور على الفيروسات المغطاة بالأجسام المضادة وقتلها بسهولة أكبر.
   3. تنشيط المتممة: يتخرب الغلاف الدهني للفيروس جزئيًا بطريقة تسمى التحلل الفيروسي.

النتيجة

أصبح معروفًا بوضوح أن بعض أصغر أشكال الحياة، المسماة بالفيروسات والتي لها ملايين الأنواع، يسبب السرطان، وكيف يحقق ذلك. ومع ذلك لا ينشأ سرطان مرتبط بهذه العدوى الفيروسية إلا لدى نسبة قليلة من الأفراد المصابين بهذه الفيروسات. كما طُوّرت في السنوات الأخيرة لقاحات كثيرة ضد الفيروسات المسرطنة (لقاحات السرطان الوقائية).

اتجه العلماء الذين اكتشفوا العلاقة الوثيقة بين الفيروسات والسرطان في السنوات الأخيرة إلى تطوير لقاحات للسرطان باستخدام الفيروسات. فمثلًا استُخدم فيروس الهربس (الحلأ) في لقاح السرطان Lmlygicالذي حصل على موافقة FDA لعلاج الميلانوما، وهو سرطان الجلد. أي إنه يمكن على نحو مثير وصف الفيروسات بأنها مسببة للأمراض وعلاجية معًا. وبالطبع يجب أن تمر بسلسلة إجراءات تتطلب تكنولوجيا متقدمة لاكتساب خصائص علاجية.

*

مواضيع ذات صلة

- علاجات سرطان جديدة بمزيج العلاج المناعي ولقاح الفيروس الحالّ للأورام

- George Papanicolaou الذي أنقذ حياة ملايين النساء بمسحة عنق الرحم

- تحديث دليل لقاح HPV! فلنتعرف بهذه المناسبة على لقاح HPV