A Selenium-Deficient Mouse Model of Mouse-Adapted SARS-CoV-2 Demonstrates Variant Emergence Observed in SARS-CoV-2 Pandemic Variants

تُعد الفيروسات أساتذة في التغيير؛ فهي تحمل تعليماتها الجينية على خيوط من الحمض النووي الريبوزي (RNA)، وهي مادة عرضة لارتكاب أخطاء صغيرة أثناء نسخ الفيروس لنفسه. هذه الأخطاء، أو الطفرات، هي المادة الخام للتطور. وأحياناً، تساعد هذه الأخطاء الفيروس على البقاء بشكل أفضل، مما يسمح له بالانتشار بسهولة أكبر أو مراوغة الجهاز المناعي. لطالما عرف العلماء أن البيئة التي يعيش فيها الفيروس يمكن أن تؤثر على مدى تكرار حدوث هذه الأخطاء. وأحد العوامل التي قد تكون مهمة هو النظام الغذائي للحيوان المضيف. السيلينيوم هو معدن زهيد يحتاجه الحيوان بكميات صغيرة للحفاظ على صحة خلاياه وإدارة الإجهاد. عندما يفتقر الحيوان إلى السيلينيوم، تكافح أجسامهم للتعامل مع إجهاد العدوى، وهذا الإجهاد الداخلي قد يغير سلوك الفيروس. إن فهم ما إذا كان مجرد نقص في عنصر غذائي يمكن أن يدفع الفيروس ليصبح أكثر تنوعاً هو أمر مهم، لأنه قد يساعد في تفسير كيفية ظهور نسخ جديدة وخطيرة من الفيروسات في الطبيعة.

وضع الباحثون خطة لاختبار هذه الفكرة باستخدام نسخة محددة من الفيروس المسبب لمرض كوفيد-19، مهيأة لإصابة الفئران. قسموا مجموعات من الفئران إلى مجموعتين: إحدى المجموعتين تناولت نظاماً غذائياً طبيعياً وصحياً، بينما تناولت المجموعة الأخرى نظاماً غذائياً يفتقر تماماً إلى السيلينيوم. ثم أدخل العلماء الفيروس إلى هذه الفئران وتركوه ينتشر من فأر إلى آخر عبر سلسلة من الجولات. ومن خلال الحفاظ على ثبات النظام الغذائي لكل مجموعة، استطاعوا معرفة ما إذا كان نقص السيلينيوم سيغير الفيروس أثناء انتقاله عبر الجمهرة. وبعد عدة جولات من العدوى، فحص الفريق بدقة الشفرة الجينية للفيروسات التي جُمعت من كلتا المجموعتين. ووجدوا أن الفيروسات من الفئران التي تعاني من نقص السيلينيوم قد تغيرت بشكل أكبر بكثير من تلك الموجودة في الفئران التي تغذت جيداً. لقد تسبب نقص السيلينيوم في جعل الفيروس يولد مجموعة متنوعة من الأخطاء الجينية، مما خلق جمهرة أكثر تنوعاً من السلالات الفيروسية داخل الحيوانات.

ومن بين العديد من التغييرات التي تم العثور عليها، حدد الباحثون ثماني عشرة طفرة محددة ظهرت فقط في المجموعة التي تعاني من نقص السيلينيوم. وكانت بعض هذه التغييرات مطابقة لطفرات شوهدت في المجتمعات البشرية خلال الجائحة الفعلية. وهذا يشير إلى أن إجهاد سوء التغذية يمكن أن يدفع الفيروس لاستكشاف مسارات جينية قد يسلكها في النهاية في العالم الحقيقي. لم تستولِ هذه الطفرات على كامل جمهرة الفيروس دفعة واحدة؛ بل وجدت كخليط من النسخ المختلفة، مما خلق مخزناً من التغييرات المحتملة التي يمكن للفيروس الاستعانة بها لاحقاً. ولمعرفة ما إذا كانت هذه التغييرات الجينية تجعل الفيروس أكثر خطورة، أخذ العلماء الفيروسات من كلتا المجموعتين وأصابوا فئراناً جديدة تتناول نظاماً غذائياً طبيعياً. وراقبوا عن كثب لمعرفة ما إذا كانت الفئران ستمرض أكثر أو تفقد المزيد من الوزن. وأظهرت النتائج أن الفئران لم تختلف كثيراً من حيث البقاء على قيد الحياة أو فقدان الوزن، بغض النظر عن الفيروس الذي تلقته. ومع ذلك، أظهرت الفئران المصابة بالفيروس من مجموعة نقص السيلينيوم رد فعل أقوى بكثير من أجهزتها المناعية، حيث أنتجت مستويات أعلى من الإشارات التي تستدعي استجابة مناعية.

تشير الدراسة إلى أن نقص السيلينيوم في المضيف يمكن أن يعمل كمحرك للتنوع الفيروسي، مما يوسع نطاق التباينات الجينية التي يمكن للفيروس إنتاجها. وبينما لم يتغير المرض المباشر الناتج عن الفيروس بشكل كبير في هذه التجربة المحددة، فإن الخليط الجيني المتغير يشير إلى أن الإجهاد الغذائي يمكن أن يساعد الفيروس في بناء مكتبة من التكيفات المحتملة. وتؤكد النتائج على فكرة أن صحة المضيف، وصولاً إلى مستوى المعادن الزهيدة، تلعب دوراً في تشكيل كيفية تطور الفيروس. هذا الارتباط بين النظام الغذائي والتغير الفيروسي يقدم منظوراً جديداً لكيفية ظهور متغيرات جديدة، مما يشير إلى أن الظروف داخل الحيوان المصاب يمكن أن تؤثر على المسار المستقبلي للفيروس بقدر ما تفعل الآليات الداخلية للفيروس نفسه.