تعتبر الأدوية المضادة للفيروسات بشكل عام اختراعًا من القرن العشرين. لكن الأبحاث الحديثة كشفت عن جانب غير متوقع لجهازك المناعي: فهو قادر على تصنيع جزيئاته المضادة للفيروسات استجابةً للعدوى الفيروسية.
يدرس مختبري البروتين الذي يصنع هذه الجزيئات الطبيعية المضادة للفيروسات. وبعيدًا عن الاختراع البشري الحديث، طورت الطبيعة الخلايا لتصنع “أدوية” خاصة بها باعتبارها أول وسيلة دفاع ضد الفيروسات.
كيف تعمل الأدوية المضادة للفيروسات
ليس للفيروسات دورة حياة مستقلة، فهي تعتمد بشكل كامل على الخلايا التي تصيبها لتزويدها بجميع وحدات البناء الكيميائية اللازمة لتكرار نفسها. بمجرد دخول الفيروس إلى الخلية، فإنه يختطف أجهزتها ويحولها إلى مصنع لإنتاج مئات الفيروسات الجديدة.
الأدوية المضادة للفيروسات هي جزيئات تعمل على تعطيل البروتينات الضرورية لعمل الفيروس من خلال استغلال الاختلافات الأساسية في الطريقة التي تتكاثر بها الخلايا والفيروسات.
أحد الاختلافات الرئيسية بين الخلايا ومعظم الفيروسات هو كيفية تخزين معلوماتها الجينية. تستخدم جميع الخلايا الحمض النووي لتخزين معلوماتها الوراثية. الحمض النووي عبارة عن جزيء طويل يشبه السلسلة مبني من أربع وحدات بناء كيميائية مختلفة، يمثل كل منها “حرفًا” مختلفًا من الشفرة الوراثية. ترتبط وحدات البناء هذه بروابط كيميائية بطريقة من الرأس إلى الذيل لإنتاج سلاسل من ملايين الحروف. يوضح ترتيب هذه الحروف المخطط الجيني لبناء خلية جديدة.
ومع ذلك، تقوم العديد من الفيروسات بتخزين معلوماتها الجينية باستخدام الحمض النووي الريبي (RNA). يتكون الحمض النووي الريبوزي (RNA) من سلسلة من أربعة أحرف كيميائية، تمامًا مثل الحمض النووي (DNA)، لكن الحروف لها هياكل جزيئية مختلفة قليلاً. الحمض النووي الريبي (RNA) مفرد الشريط، في حين أن الحمض النووي مزدوج الشريط (DNA). كما أن الجينومات الفيروسية أصغر بكثير من الجينومات الخلوية، حيث يبلغ طولها عادةً بضعة آلاف من الحروف فقط.
عندما يتكاثر الفيروس، فإنه يصنع العديد من النسخ من جينوم الحمض النووي الريبي الخاص به باستخدام بروتين يسمى بوليميراز الحمض النووي الريبي. يبدأ البوليميراز عند أحد طرفي سلسلة الحمض النووي الريبوزي (RNA) الموجودة و”يقرأ” سلسلة الحروف الكيميائية واحدًا تلو الآخر، ويختار وحدة البناء المناسبة ويضيفها إلى شريط الحمض النووي الريبوزي (RNA) المتنامي. تتكرر هذه العملية حتى يتم نسخ تسلسل الحروف بالكامل لتكوين سلسلة RNA جديدة.
تتداخل إحدى فئات الأدوية المضادة للفيروسات مع عملية نسخ الحمض النووي الريبي (RNA) بطريقة ماكرة. يتطلب البناء من الرأس إلى الذيل لسلسلة الحمض النووي الريبي (RNA) أن يكون لكل حرف كيميائي نقطتي اتصال – رأس للاتصال بالحرف السابق وذيل للسماح بإضافة الحرف التالي. تحاكي هذه الأدوية المضادة للفيروسات أحد الحروف الكيميائية ولكنها تفتقر بشدة إلى نقطة اتصال الذيل. إذا أخطأ بوليميراز الحمض النووي الريبوزي (RNA بوليميراز) في تحديد الحرف الكيميائي المقصود للدواء وأضافه إلى سلسلة الحمض النووي الريبي (RNA) المتنامية، تتوقف عملية النسخ لأنه لا يوجد شيء يمكن إرفاق الحرف التالي به. لهذا السبب، يُسمى هذا النوع من الأدوية المضادة للفيروسات بمثبط إنهاء السلسلة.
Viperin كمنتج مضاد للفيروسات
في السابق، اعتقد الباحثون أن الأدوية المضادة للفيروسات التي تنهي السلسلة كانت نتاجًا للبراعة البشرية، والتي تم تطويرها من خلال التقدم في الفهم العلمي لتكاثر الفيروس. ومع ذلك، فإن اكتشاف أن البروتين الموجود في خلاياك والذي يُسمى viperin يصنع مضادًا للفيروسات طبيعيًا ينهي السلسلة، قد كشف عن جانب جديد من جهاز المناعة لديك.
يعمل Viperin عن طريق إزالة نقطة اتصال الذيل كيميائيًا من إحدى وحدات بناء الحمض النووي الريبوزي (RNA) الأربعة لجينوم الفيروس. وهذا يحول كتلة البناء إلى دواء مضاد للفيروسات ينهي السلسلة.
وقد أثبتت هذه الاستراتيجية فعاليتها العالية في علاج الالتهابات الفيروسية. على سبيل المثال، يعمل عقار ريمديسيفير المضاد لفيروسات كوفيد-19 بهذه الطريقة. يجب على بوليميراز الحمض النووي الريبي الفيروسي أن يجمع عدة آلاف من الحروف معًا لنسخ جينوم الفيروس، ولكن يجب على الدواء المضاد للفيروسات خداعه مرة واحدة فقط لعرقلة عملية النسخ. ويفتقر الجينوم غير المكتمل إلى التعليمات اللازمة لصنع فيروس جديد ويصبح عديم الفائدة.
علاوة على ذلك، على الرغم من أن الخلايا لديها أيضًا بوليمرات خاصة بها، إلا أنها لا تكرر الحمض النووي الريبي (RNA) أبدًا كما تفعل الفيروسات. من المحتمل أن يسمح هذا للأدوية المضادة للفيروسات ذات السلسلة بمنع تكاثر الفيروس بشكل انتقائي، مما يقلل من الآثار الجانبية غير المرغوب فيها.
من الواضح أن الفايبيرين لا يوفر حماية كاملة ضد جميع فيروسات الحمض النووي الريبوزي (RNA)، وإلا فلن تسبب لك أي فيروسات من الحمض النووي الريبي (RNA) المرض. يبدو أن بعض بوليميرات الحمض النووي الريبوزي الفيروسية، مثل تلك الموجودة في فيروس شلل الأطفال، تطورت للتمييز ضد الجزيئات المضادة للفيروسات التي يصنعها الفيبيرين وتضعف تأثيرها. ومع ذلك، فإن الفيبيرين ليس سوى ذراع واحدة لجهازك المناعي، والذي يتضمن خلايا وبروتينات متخصصة تحميك من العدوى بطرق أخرى.
مضادات الفيروسات القديمة
اكتشف العلماء مادة الفيبيرين منذ حوالي 20 عامًا أثناء بحثهم عن الجينات التي تعمل استجابةً للعدوى الفيروسية. ومع ذلك، فقد كان اكتشاف ما يفعله الفيبيرين بالفعل أمرًا صعبًا للغاية.
وكانت وظيفة Viperin محيرة بشكل خاص لأنها تشبه مجموعة قديمة من البروتينات تسمى إنزيمات SAM الجذرية والتي توجد عادة في البكتيريا والعفن. والجدير بالذكر أن إنزيمات SAM الجذرية نادرة للغاية في الحيوانات. يؤدي التعرض للهواء إلى تعطيل نشاطها بسرعة، ويعتقد الباحثون أنها على الأرجح لم تنجح مع البشر. لا يزال من غير الواضح كيف يتجنب الفيبيرين التعطيل.
تم التعرف على الباحثين عن وظيفة الفيبيرين عندما لاحظوا أن الترميز الجيني للفايبرين يقع بجوار الجين المشارك في تصنيع إحدى وحدات بناء الحمض النووي الريبي (RNA). قادتهم هذه الملاحظة إلى دراسة ما إذا كان بإمكان الفايبرين تعديل كتلة بناء الحمض النووي الريبوزي (RNA) هذه.
بعد هذا الاكتشاف، حدد الباحثون البروتينات الشبيهة بالأفعى في جميع ممالك الحياة، من البكتيريا القديمة إلى النباتات والحيوانات الحديثة. وهذا يعني أن الفيبيرين هو بروتين قديم جدًا تطور في وقت مبكر من الحياة، وربما قبل ظهور الكائنات متعددة الخلايا بفترة طويلة – لأنه حتى البكتيريا يجب أن تحارب الالتهابات الفيروسية.
مع تطور أشكال الحياة الأكثر تعقيدًا، تم الاحتفاظ بالفايبرين ودمجه في أجهزة المناعة المعقدة للحيوانات الحديثة. وبالتالي، فإن هذه الذراع المكتشفة حديثًا لدفاعات جهازك المناعي ضد الفيروسات هي على الأرجح الأقدم.
تم إعادة نشر هذه المقالة من The Conversation، وهو موقع إخباري مستقل غير ربحي مخصص لمشاركة أفكار الخبراء الأكاديميين. إذا وجدت الأمر مثيرًا للاهتمام، فيمكنك الاشتراك في نشرتنا الإخبارية الأسبوعية.
كتب بواسطة: نيل مارش، جامعة ميشيغان.
اقرأ أكثر:
يتلقى نيل مارش تمويلًا من المعهد الوطني للعلوم الطبية العامة لدعم عمل مختبره على عقار الفيبيرين.