المترجم : د. ممدوح قليد
ترجمة علمية توضيحية لملخص بحث البروفيسور فولكر تيل Volker Thiel وفريقه العلمي بمعهد الفيروسات والمناعة بقسم الأمراض المعدية والباثوبايولوچي بكلية الطب البيطري السويسرية بجامعة برن سويسرا، المنشور في مجلة Nature في ٤ مايو ٢٠٢٠
بعنوان إعادة تكوين فيروس سارس-كوڤ ٢
SARS-CoV-2 باستخدام منصة چينومية اصطناعية"
ملخص مبسط: قام العالم السويسري بجمع أجزاء من المادة الوراثية للفيروس من مصادر مختلفة كعينات للحمض النووي الفيروسي من المرضى أو قطع سبق استنساخها و اجزاء من الحمض النووي مصنعة كيماويًا وبعد التوصل لفهم دقيق لتركيب الجينوم الفيروسي بالقدر الكافي تم تصنيع أربعة عشر جزءًا من المادة الوراثية تمثل الجينوم الكامل للفيروس وبتجميع هذه الأجزاء في ما يسمى بالناقل- و هو بصفة عامة جزئ من الحمض النووي قادر على التكاثر الذاتي داخل عائل قد يكون بكتيريًا أو فطر أو فيروس آخر غير ضار- في هذا البحث تم اختيار الكروموزوم الاصطناعي للخميرة (ياك) كناقل.
واختيرت خميرة الخباز كعائل لتجميع المادة الوراثية للفيروس يندمج الكروموزوم الاصطناعي داخل الخميرة وتتجمع الأجزاء داخل الخميرة مكونة مستنسخ فيروسي كاملاً، يغادر الفيروس المستنسخ الكامل الخميرة ويتم التأكد من اكتماله بواسطة اختبار الإنقاذ Rescue Test، وبذلك أمكن إنتاج الفيروس بكميات كبيرة جدًا لسهولة إكثار الخميره بالمختبر داخل زجاجات تحتوي مادة مغذية، تستخدم الفيروسات الناتجة من الخميرة لدراسات أعمق وأكثر تفصيلاً بغرض انتاج لقاحات فعالة ووسائل تشخيصية.
يلاحظ أن اختيار الياك (Yeast Artificial Chromosome) كناقل في هذا البحث بسبب قدرته على نقل أكثر من نصف ميجا باس Megabase من المادة الوراثية و أهم ما يميز هذا الناقل احتوائه على طرفي كروموزوم telomeres two ومركز Centromere وبالطبع مركز التكاثر الذاتي (الأرس) autonomous replicating sequence الذي يمكن الكروموزوم من الاستقرار داخل خلية الخميرة.
تعتبر "الوراثة العكسية" Reverse Genetics طريقة أو أداة ممتازة ولا غنى عنها في دراسة باثولوجية الفيروسات (القدرة على التسبب بالمرض نتيجة العدوى بالفيروسات) وكذلك في تطوير اللقاحات المضادة.
ونظرًا لأن من الصعب جدًا استقطاع اجزاء كبيرة من جينوم الفيروسات الكبيرة بغرض الاستنساخ المعملي بزرعها في البكتيريا القولونية E.coli ليس فقط بسبب حجمها الكبير و إنما لعدم استقرارها و ثباتها (داخل البكتيريا) ، لكن وجود آلية أو منصة للوراثة العكسية لدراسة الفيروسات الكبيرة من مجموعة الحمض النووي الريبوزي RNA viruses مما يساعد المختبرات والمجموعات البحثية للغاية.
في هذه الدراسة يعرض الباحثون بوضوح مدى الكفاءة العالية لطريقة الوراثة العكسية باستخدام فطر خميرة الخباز Yeast بدمج جينوم الفيروسات من مجموعة الحمض النووي الريبوزي (RNA) داخل الخلية الفطرية و يشمل ذلك العائلات الفيروسية من نوعيات الكورونا والفلاڤي والباراميكسو.
وقد قام الباحثون بإنتاج أو تخليق أجزاء تحت جينومية (أقل من الجينوم الكامل subgenomic) من فيروسات معزولة وحمض نووي فيروسي مستنسخ وعينات إكلينيكية ثم إعادة تجميع كل هذا في خطوة واحدة داخل فطر الخميرة Saccharomyces cerevisiae، باستخدام طريقة الاستنساخ المسماة "إعادة التكوين المرتبط بالتحول" TAR-transformation associated recombination” وذلك للحفاظ على الچينوم الفيروسي في صورة كروموزوم اصطناعي (YAC) داخل الخميرة وذلك باستخدام الأنزيم T7 متعدد البلمرة T-7 polymerase)).
نجح الفريق بالفعل في تخليق حمض نووي ريبوزي فيروسي معدي infectious RNA قادر على إنقاذ فيروسات غير حية.
يشير الباحثون هنا إلى طريقة معهودة بمختبرات البيولوجيا الجزيئية بعمل فيروسات ناقصة باقتطاع أجزاء حيوية منها وعندما تضاف أجزاء أخرى مخلقة وتلتحم بالفيروس "الميت" يستعيد حيويته مرة أخرى مما يثبت أن الأجزاء المخلقة معملياً فعالة وحيوية ويسمى هذا الاختبار (rescue technique).
تأسيسا على هذا البروتوكول باستخدام الوراثة العكسية في خميرة الخباز استطاع فريق دكتور تيل، هندسة وإحياء مستنسخات clones مصنعة كيميائياً من فيروس الكورونا SARS-CoV-2 المتسبب في الوباء (الجائحة الحالية) بعد أسبوع واحد من الحصول على أجزاء مصنعة كيميائيا synthetic DNA.
إن الأسلوب المتقدم تقنيًا السابق وصفه أعلاه يسمح بالاستجابة السريعة للفيروسات (البازغة) أو التي تظهر بصورة مفاجئة، توفر هذه الطريقة المعملية فرصة تصنيع ودراسة الخصائص الوظيفية (functional characterization) لأنواع عديدة من الفيروسات المنتمية لمجموعة الحمض النووي الريبوزي RNA بسرعة كبيرة خلال الأوبئة.
وبذلك يمكن القول أن العالم السويسري استطاع جمع أجزاء من المادة الوراثية للفيروس من مصادر مختلفة سواء من عينات مرضى وأجزاء مصنعة كيماويًا، وحاول الوصول لفهم أفضل حول تركيب الجينوم، بعد ذلك قام بتجميع تلك الأجزاء داخل ما يسمى بالناقل وهذا جزء من الحمض النووي قادر على التكاثر داخل الخميرة بمفرده، ثم يدخل الناقل vector الخميرة محملاً بأجزاء الفيروس ويتكاثر داخل الخميرة ويقوم بعمل أجزاء فيروسية تتجمع الأجزاء داخل الخميرة مكونة فيروسًا كاملًا، وهذا الفيروس الكامل يغادر خلية الخميرة، وبذلك نكون بصدد الوصول لتصنيع الفيروس بكميات كبيرة جدًا لأن الخميرة يمكن تربيها و تتكاثر بسرعة داخل زجاجات تحتوي مادة مغذية تستخدم الفيروسات الناتجة من الخميرة لدراسات أعمق و أكثر تفصيلا بهدف إنتاج لقاح فعال و كذلك وسيلة للتشخيص.
ترجمة : د. ممدوح قليد مقيم بنيويورك باحث متقاعد بمجال بيولوجيا الخلية و عمل بقسم بيولوجيا الخلية بالمركز الطبي لجامعة ولاية نيويورك من ٢٠٠٠~٢٠١٢ بعد حصوله على درجة الدكتوراة من جامعة يوستس ليبيج -مدينة جيسن- بالمانيا الاتحادية و لديه أكثر من ٢٥ بحث منشور و محكم في مجلات عالمية