Prior Bombyx mori latent virus exposure alters subsequent BmNPV infection in the silkworm, B. mori

في العالم الطبيعي، نادراً ما تواجه الحيوانات تهديداً واحداً في كل مرة. فقد يواجه الكائن الحي ممرضاً واحداً، وينجو منه، ثم يواجه ممرضاً آخر، أو ربما يصل غازيان مختلفان في وقت واحد. يعلم العلماء منذ زمن طويل أن تاريخ الإصابة يمكن أن يغير كيفية استجابة الحيوان لتهديد جديد. فأحياناً، تقوي المواجهة السابقة جهاز المناعة، لتعمل كدرع ضد الهجمات المستقبلية. وفي أحيان أخرى، يمكن أن تضعف الدفاعات، مما يجعل المضيف أكثر عرضة للخطر. هذا الديناميكي معقد بشكل خاص في الحشرات، حيث يعتمد جهازها المناعي على مجموعة متطرة من الأدوات الجزيئية للتعرف على الغزاة وتدميرهم. أحد هذه الأدوات هو نظام يقوم بتقطيع المادة الوراثية للفيروسات، بينما يتضمن نظام آخر مسار إشارات ينبه الجسم إلى الخطر ويحفز دفاعاً أوسع نطاقاً. إن فهم كيفية تفاعل هذه الأنظمة عند وجود فيروسات متعددة أمر بالغ الأهمية، ليس فقط للبيولوجيا الأساسية، ولكن أيضاً للصناعات التي تعتمد على الحشرات لإنتاج الأدوية والبروتينات الأخرى.

استكشف باحثون في اليابان مؤخراً هذا السؤال باستخدام دودة القز، وهي عثة تم تدجين يرقاتها منذ آلاف السنين لإنتاج الحرير. وقد ركزوا على فيروسين محددين يصيبان هذه الحشرات. الأول هو فيروس "بومبيكس موري نوكليوبوليهيدروفيروس" (Bombyx mori nucleopolyhedrovirus)، وهو فيروس DNA يعد ممرضاً رئيسياً لدودة القز ويستخدم على نطاق واسع في المختبرات لتصنيع البروتينات المعاد تشكيلها. والثاني هو "بومبيكس موري لانتنت فيروس" (Bombyx mori latent virus)، وهو فيروس RNA مستمر غالباً ما يختبئ داخل خلايا دودة القز دون التسبب في مرض مرئي فوري. وبينما كان العلماء يعرفون أن هذين الفيروسين يمكن أن يتفاعلا داخل المزارع الخلوية، إلا أنه ظل من غير الواضح ما إذا كانت دودة القز التي واجهت الفيروس الكامن سابقاً ستتفاعل بشكل مختلف عند تحديها لاحقاً بفيروس "النوكليوبوليهيدروفيروس" الأكثر عدوانية. أراد الباحثون معرفة ما إذا كان تاريخ التعرض للفيروس الصامت يغير نتيجة العدوى اللاحقة.

لإيجاد الإجابة، صمم الفريق تجارب تحاكي سيناريوهات مختلفة من التعرض الفيروسي. لقد عملوا مع كل من خلايا دودة القز التي تنمو في طبق، ويرقات دودة القز الحية. في المزارع الخلوية، قارنوا بين الخلايا التي تحمل عدوى مستمرة وطويلة الأمد للفيروس الكامن، مقابل الخلايا التي تعرضت للفيروس لفترة وجيزة فقط قبل وصول الفيروس الثاني. وفي اليرقات الحية، حقنوا الفيروس الكامت قبل أربع وعشرين ساعة من إدخال فيروس "النوكليوبوليهيدروفيروس"، مما خلق وضعاً حصل فيه الحشرة على بداية في العدوى الأولى قبل مواجهة الثانية. كما اختبروا ما يحدث عند إدخال كلا الفيروسين في الوقت نفسه تماماً.

كشفت النتائج عن اختلاف صارخ بين الأطباق المخبرية والحشرات الحية. ففي المزارع الخلوية، تسبب الوجود طويل الأمد للفيروس الكامن في تأخير طفيف في انتشار فيروس "النوكليوبوليهيدروفيروس"، بدلاً من جعل الخلايا أكثر عرضة للإصابة. ومع ذلك، فإن التعرض القصير والمؤقت للفيروس الكامن في الخلايا لم ينتج هذا التأثير نفسه. وتغيرت القصة عندما نظر الباحثون إلى اليرقات الحية؛ ففي هذه الحالة، كان حتى التعرض القصير لمدة أربع وعشرين ساعة للفيروس الكامن قبل العدوى الرئيسية كافياً لتعزيز تكاثر فيروس "النوكليوبوليهيدروفيروس" بشكل كبير. فاليرقات التي تعرضت مسبقاً للفيروس الصامت أنتجت كميات أكبر بكثير من الفيروس الثاني وولت مستويات أعلى من البروتينات الفيروسية مقارنة بتلك التي أصيبت بالفيروس الثاني وحده. كان هذا التأثير ثابتاً عبر السلالات الجينية المختلفة لدودة القز، مما يشير إلى أنه ظاهرة بيولوجية قوية وليس مجرد صدفة ناتجة عن خط عائلي محدد.

ثم بحث الباحثون في سبب حدوث ذلك. بحثوا عن علامات تدل على أن الفيروس الكامن كان نشطاً ويتضاعف فعلياً داخل اليرقات خلال تلك النافذة الزمنية البالغة أربع وعشرين ساعة. وباستخدام تقنية يمكنها التمييز بين المادة الوراثية الفيروسية الأصلية والنسخ الجديدة التي يصنعها الفيروس، وجدوا دليلاً على التضاعف النشط. لم يكن الفيروس الكامن خاملاً فحسب، بل كان ينسخ نفسه في أنسجة متعددة، بما في ذلك الأمعاء، وغدد الحرير، والجسم الدهني، الذي يعمل كعضو رئيسي للتمثيل الغذائي والمناعة في الحشرات. بدا أن هذا التضاعف النشط يمهد الطريق للعدوى اللاحقة.

وعندما فحص الفريق الاستجابة المناعية لليرقات، وجدوا رابطاً واضحاً بين التعرض المسبق وضعف الدفاعات. ففي الجسم الدهني لليرقات، لم تكن الجينات المسؤولة عن إطلاق الهجوم المضاد للفيروسات تعمل بقوة كما ينبغي. وتحديداً، كان إنتاج البروتينات الرئيسية التي تقطع الحمض النووي الريبي (RNA) للفيروس وجزيئات الإشارة التي تنبه الجسم إلى الخطر أقل بكثير في اليرقات التي تعرضت مسبقاً مقارنة بتلك التي لم ترَ الفيروس الأول. وبدا أن هذا التثبيط للاستجابة المناعية هو الآلية التي سمحت لفيروس "النوكليوبوليهيدروفيروس" بالازدهار. ومن المثير للاهتمام أن هذا التثبيط كان أكثر وضوحاً في الجسم الدهني، بينما أظهرت الخلايا المناعية التي تدور في الدم نمطاً مختلفاً، مما يشير إلى أن الفيروس يتلاعب بأجزاء محددة من جسم الحشرة لمصلحته.

تخلص الدراسة إلى أن تاريخ التعرض الفيروسي هو عامل حاسم في كيفية مكافحة ديدان القز للعدوى الجديدة. فاللقاء السابق مع فيروس مستمر وصامت يمكن أن يغير فيزيولوجيا الحشرة بطريقة تجعلها أكثر عرضة لفيروس لاحق أكثر عدوانية. يحدث هذا حتى لو لم يسبب الفيروس الأول أي أعراض مرضية واضحة. وتشير النتائج إلى أن توقيت ومدة التعرض أمران بالغا الأهمية؛ ففي الحشرات الحية، يمكن حتى للتعرض لفترة قصيرة للفيروس الكامن أن يهيئ الجسم لإصابة أكثر شدة بالفيروس الثاني. وبالنسبة للعلماء الذين يستخدمون ديدان القز لإنتاج البروتينات، فإن هذا يعني أن الوجود الخفي للفيروسات الكامنة في خطوط خلاياهم أو مخزونات الحشرات قد يعزز عن غير قصد إنتاج البروتين المطلوب، ولكنه يسلط الضوء أيضاً على ضعف معقد في جهاز المناعة لدى الحشرة. ويؤكد هذا البحث أنه في العالم المجهري للتفاعلات الفيروسية، الماضي ليس ماضياً أبداً؛ فهو يشكل الحاضر ويحدد نتيجة المعارك المستقبلية.