17.1 الفيروسات
أهداف التعلم
بحلول نهاية هذا القسم، ستكون قادرًا على:- وصف كيفية اكتشاف الفيروسات لأول مرة وكيفية الكشف عنها
- شرح الخطوات التفصيلية لتكاثر الفيروسات
- وصف كيفية استخدام اللقاحات في الوقاية من الأمراض الفيروسية وعلاجها
لا أحد يعرف بالضبط متى ظهرت الفيروسات أو من أين أتت، حيث لا تترك الفيروسات آثارًا تاريخية مثل الأحافير. يُعتقد أن الفيروسات الحديثة هي فسيفساء من أجزاء صغيرة من الأحماض النووية التي التقطتها من مصادر مختلفة على طول مساراتها التطورية. الفيروسات هي كيانات لاخلوية (acellular)، طفيلية لا تُصنف ضمن أي فوق مملكة لأنها لا تُعتبر كائنات حية. ليس لديها غشاء بلازمي، أو عضيات داخلية، أو عمليات أيضية، ولا تنقسم. بدلاً من ذلك، تصيب خلية مضيفة وتستخدم عمليات التكاثر الخاصة بالمضيف لإنتاج جزيئات فيروسية ذرية. تصيب الفيروسات جميع أشكال الكائنات الحية بما في ذلك البكتيريا، العتائق، الفطريات، النباتات، والحيوانات. الكائنات الحية تنمو، وتستقلب، وتتكاثر. الفيروسات تتكاثر، ولكن للقيام بذلك، تعتمد كليًا على خلاياها المضيفة. إنها لا تستقلب أو تنمو، بل تتجمع في شكلها الناضج.
الفيروسات متنوعة. تختلف في تركيبها، وطرق تكاثرها، وفي مضيفيها المستهدفين أو حتى الخلايا المضيفة. بينما يمكن فهم معظم التنوع البيولوجي من خلال التاريخ التطوري، مثل كيفية تكيف الأنواع مع الظروف والبيئات، لا يزال الكثير عن أصول الفيروسات وتطورها غير معروف.
كيف تتكاثر الفيروسات
اكتُشفت الفيروسات لأول مرة بعد تطوير مرشح خزفي، يُسمى مرشح شامبرلاند-باستور، والذي كان قادرًا على إزالة جميع البكتيريا المرئية تحت المجهر من أي عينة سائلة. في عام 1886، أثبت أدولف ماير أن مرض نباتات التبغ، مرض تبرقش التبغ، يمكن نقله من نبات مريض إلى نبات سليم عبر مستخلصات نباتية سائلة. في عام 1892، أظهر ديمتري إيفانوفسكي أن هذا المرض يمكن أن ينتقل بهذه الطريقة حتى بعد أن أزال مرشح شامبرلاند-باستور جميع البكتيريا الحية من المستخلص. ومع ذلك، مرت سنوات عديدة قبل أن يثبت أن هذه العوامل المعدية "القابلة للترشيح" لم تكن مجرد بكتيريا صغيرة جدًا، بل كانت نوعًا جديدًا من الجسيمات الدقيقة المسببة للأمراض.
الفيريونات، وهي جسيمات فيروسية مفردة، صغيرة جدًا، يتراوح حجمها بين 20 و250 نانومتر (1 نانومتر = 1/1,000,000 مم). هذه الجسيمات الفيروسية الفردية هي الشكل المعدي للفيروس خارج الخلية المضيفة. على عكس البكتيريا (التي هي أكبر بحوالي 100 مرة)، لا يمكننا رؤية الفيروسات بالمجهر الضوئي، باستثناء بعض الفيريونات الكبيرة من عائلة فيروسات الجدري (شكل 17.3).
لم يتمكن العلماء من رؤية جيدة لتركيب فيروس تبرقش التبغ (شكل 17.2) وغيره إلا بعد تطوير المجهر الإلكتروني في الأربعينيات. يمكن ملاحظة التركيب السطحي للفيريونات بواسطة المجهر الإلكتروني الماسح والنافذ على حد سواء، بينما لا يمكن ملاحظة التراكيب الداخلية للفيروس إلا في الصور الملتقطة بالمجهر الإلكتروني النافذ (شكل 17.4).
لقد أتاح استخدام هذه التقنية اكتشاف العديد من الفيروسات من جميع أنواع الكائنات الحية. تم تجميعها في البداية بناءً على التشكل المشترك، أي حجمها وشكلها وتراكيبها المميزة. لاحقًا، تم تصنيف مجموعات الفيروسات حسب نوع الحمض النووي الذي تحتويه، DNA أو RNA، وما إذا كان حمضها النووي أحادي السلسلة أو مزدوج السلسلة. وفي الآونة الأخيرة، أدى التحليل الجزيئي لدورات تكاثر الفيروسات إلى زيادة صقل تصنيفها.
يتكون الجسيم الفيروسي (virion) من نواة حمض نووي، وغطاء بروتيني خارجي، وأحيانًا غلاف خارجي مصنوع من البروتين والأغشية الفوسفوليبيدية المشتقة من الخلية المضيفة. الفرق الأكثر وضوحًا بين أفراد العائلات الفيروسية هو شكلها، والذي يتسم بتنوع كبير. من السمات المثيرة للاهتمام في تعقيد الفيروسات أن تعقيد المضيف لا يرتبط بتعقيد الفيريون. تُلاحظ بعض أكثر تراكيب الفيريون تعقيدًا في العاثيات البكتيرية، وهي فيروسات تصيب أبسط الكائنات الحية، البكتيريا.
تأتي الفيروسات بأشكال وأحجام عديدة، ولكنها متسقة ومميزة لكل عائلة فيروسية (شكل 17.5). تحتوي جميع الفيريونات على جينوم حمض نووي مغطى بطبقة بروتينية واقية، تسمى القفيصة (capsid). تتكون القفيصة من وحدات بروتينية فرعية تسمى القفيصات. بعض القفيصات الفيروسية هي "كرات" متعددة الأوجه بسيطة، بينما البعض الآخر معقد جدًا في التركيب. يُطلق على التركيب الخارجي المحيط بقفيصة بعض الفيروسات اسم الغلاف الفيروسي (viral envelope). تستخدم جميع الفيروسات نوعًا من البروتين السكري (glycoprotein) للالتصاق بخلاياها المضيفة عند جزيئات على الخلية تسمى مستقبلات فيروسية. يستغل الفيروس هذه الجزيئات السطحية للخلية، التي تستخدمها الخلية لغرض آخر، كوسيلة للتعرف على أنواع خلايا معينة وإصابتها. على سبيل المثال، يستخدم فيروس الحصبة بروتينًا سكريًا على سطح الخلية لدى البشر يعمل عادةً في التفاعلات المناعية وربما في تفاعل الحيوان المنوي والبويضة عند الإخصاب. الالتصاق شرط أساسي لكي تخترق الفيروسات لاحقًا غشاء الخلية، وتحقن الجينوم الفيروسي، وتكمل تكاثرها داخل الخلية.
العاثي البكتيري T4، الذي يصيب بكتيريا E. coli، هو من بين أكثر الفيريونات تعقيدًا المعروفة؛ يمتلك T4 تركيب ذيل بروتيني يستخدمه الفيروس للالتصاق بالخلية المضيفة وتركيب رأس يضم حمضه النووي (DNA).
الفيروس الغدي (Adenovirus)، وهو فيروس حيواني غير مغلف يسبب أمراض الجهاز التنفسي لدى البشر، يستخدم نتوءات بروتينية بارزة من قفيصاته للالتصاق بالخلية المضيفة. تشمل الفيروسات غير المغلفة أيضًا تلك التي تسبب شلل الأطفال (فيروس شلل الأطفال)، والثآليل الأخمصية (فيروس الورم الحليمي)، والتهاب الكبد الوبائي أ (فيروس التهاب الكبد الوبائي أ). تميل الفيروسات غير المغلفة إلى أن تكون أكثر قوة وأكثر عرضة للبقاء على قيد الحياة في الظروف القاسية، مثل الأمعاء.
تتكون الفيريونات المغلفة مثل فيروس نقص المناعة البشرية (HIV)، العامل المسبب لمتلازمة نقص المناعة المكتسب (AIDS)، من حمض نووي (RNA في حالة HIV) وبروتينات قفيصة محاطة بغلاف ثنائي الطبقة من الفوسفوليبيد وبروتيناته المرتبطة (شكل 17.5). جدري الماء، والإنفلونزا، والنكاف هي أمثلة على الأمراض التي تسببها الفيروسات ذات الأغلفة. نظرًا لهشاشة الغلاف، فإن الفيروسات غير المغلفة أكثر مقاومة للتغيرات في درجة الحرارة، والأس الهيدروجيني (pH)، وبعض المطهرات من الفيروسات المغلفة.
بشكل عام، لا يخبرنا شكل الفيريون ووجود أو عدم وجود غلاف إلا القليل عن الأمراض التي قد تسببها الفيروسات أو الأنواع التي قد تصيبها، ولكنه لا يزال وسيلة مفيدة لبدء تصنيف الفيروسات.
ربط بصري
أي من العبارات التالية حول تركيب الفيروسات صحيحة؟
- جميع الفيروسات مغلفة بغشاء فيروسي.
- تتكون القفيصة من وحدات بروتينية صغيرة تسمى القفيصات.
- الحمض النووي (DNA) هو المادة الوراثية في جميع الفيروسات.
- تساعد البروتينات السكرية الفيروس على الالتصاق بالخلية المضيفة.
على عكس جميع الكائنات الحية التي تستخدم الحمض النووي (DNA) كمادتها الوراثية، قد تستخدم الفيروسات الحمض النووي (DNA) أو الحمض النووي الريبي (RNA) كمادتها الوراثية. تحتوي نواة الفيروس على الجينوم أو المحتوى الوراثي الكلي للفيروس. تميل جينومات الفيروسات إلى أن تكون صغيرة مقارنة بالبكتيريا أو حقيقيات النواة، حيث تحتوي فقط على الجينات التي تشفر البروتينات التي لا يستطيع الفيروس الحصول عليها من الخلية المضيفة. قد تكون هذه المادة الوراثية أحادية السلسلة أو مزدوجة السلسلة. وقد تكون أيضًا خطية أو دائرية. بينما تحتوي معظم الفيروسات على قطعة واحدة من الحمض النووي، فإن البعض الآخر لديه جينومات تتكون من عدة قطع.
تحتوي فيروسات الحمض النووي (DNA) على نواة من الحمض النووي (DNA). يوجه الحمض النووي الفيروسي بروتينات تكاثر الخلية المضيفة لتخليق نسخ جديدة من الجينوم الفيروسي ونسخ وترجمة هذا الجينوم إلى بروتينات فيروسية. تسبب فيروسات الحمض النووي (DNA) أمراضًا بشرية مثل جدري الماء، والتهاب الكبد الوبائي B، وبعض الأمراض التناسلية مثل الهربس والثآليل التناسلية.
تحتوي فيروسات الحمض النووي الريبي (RNA) على الحمض النووي الريبي (RNA) فقط في نواتها. لتكاثر جينوماتها في الخلية المضيفة، تشفر جينومات فيروسات الحمض النووي الريبي (RNA) إنزيمات غير موجودة في الخلايا المضيفة. إنزيمات بوليميراز الحمض النووي الريبي (RNA polymerase) ليست مستقرة مثل بوليميرازات الحمض النووي (DNA polymerases) وغالبًا ما ترتكب أخطاء أثناء النسخ. لهذا السبب، تحدث الطفرات، أي التغيرات في تسلسل النيوكليوتيدات، في فيروسات الحمض النووي الريبي (RNA) بشكل متكرر أكثر من فيروسات الحمض النووي (DNA). يؤدي هذا إلى تطور وتغير أسرع في فيروسات الحمض النووي الريبي (RNA). على سبيل المثال، حقيقة أن الإنفلونزا فيروس الحمض النووي الريبي (RNA) هي أحد الأسباب التي تجعل لقاح إنفلونزا جديد ضروريًا كل عام. تشمل الأمراض البشرية التي تسببها فيروسات الحمض النووي الريبي (RNA) التهاب الكبد الوبائي C، والحصبة، وداء الكلب.
يمكن اعتبار الفيروسات طفيليات داخل خلوية إجبارية. يجب على الفيروس أن يلتصق بخلية حية، وأن يدخل إليها، ويصنع بروتيناته وينسخ جينومه، ويجد طريقة للهروب من الخلية حتى يتمكن الفيروس من إصابة خلايا أخرى وفي النهاية أفراد آخرين. يمكن للفيروسات أن تصيب أنواعًا معينة فقط من المضيفين وخلايا معينة فقط داخل هذا المضيف. الأساس الجزيئي لهذا التخصص هو أنه يجب العثور على جزيء سطحي معين، يُعرف بالمستقبل الفيروسي، على سطح الخلية المضيفة لكي يلتصق الفيروس. كما أن الاختلافات الأيضية التي تُرى في أنواع الخلايا المختلفة بناءً على التعبير الجيني التفاضلي هي عامل محتمل في تحديد الخلايا التي قد يستخدمها الفيروس للتكاثر. يجب أن تنتج الخلية المواد التي يحتاجها الفيروس، مثل الإنزيمات التي لا يحتوي جينوم الفيروس نفسه على جينات لها، وإلا فلن يتمكن الفيروس من التكاثر باستخدام تلك الخلية.
خطوات العدوى الفيروسية
يجب على الفيروس أن "يستولي" على الخلية ليتكاثر. يمكن أن تنتج دورة التكاثر الفيروسي تغيرات كيميائية حيوية وتركيبية دراماتيكية في الخلية المضيفة، مما قد يسبب تلفًا للخلية. هذه التغيرات، التي تسمى تأثيرات مُمْرِضة للخلايا (cytopathic)، يمكن أن تغير وظائف الخلية أو حتى تدمرها. بعض الخلايا المصابة، مثل تلك المصابة بفيروس نزلات البرد الشائعة (الفيروس الأنفي)، تموت عن طريق التحلل (الانفجار) أو الاستماتة (apoptosis) (موت الخلية المبرمج أو "انتحار الخلية")، مطلقة جميع الفيريونات الناتجة دفعة واحدة. تنتج أعراض الأمراض الفيروسية عن الاستجابة المناعية للفيروس، التي تحاول السيطرة على الفيروس والقضاء عليه من الجسم، وعن تلف الخلايا الذي يسببه الفيروس. العديد من الفيروسات الحيوانية، مثل فيروس نقص المناعة البشرية (HIV)، تغادر الخلايا المصابة من الجهاز المناعي بعملية تُعرف بالتبرعم، حيث تغادر الفيريونات الخلية بشكل فردي. خلال عملية التبرعم، لا تخضع الخلية للتحلل ولا تُقتل على الفور. ومع ذلك، فإن الضرر الذي يلحق بالخلايا التي يصيبها فيروس نقص المناعة البشرية (HIV) قد يجعل من المستحيل على الخلايا أن تعمل كوسيط للمناعة، حتى لو بقيت الخلايا حية لفترة من الزمن. تتبع معظم العدوى الفيروسية المنتجة خطوات مماثلة في دورة تكاثر الفيروس: الالتصاق، الاختراق، نزع الغلاف، التكاثر، التجميع، والإطلاق.
يلتصق الفيروس بموقع مستقبل محدد على غشاء الخلية المضيفة من خلال بروتينات الالتصاق في القفيصة أو البروتينات المدمجة في غلافه. الالتصاق محدد، وعادة ما يلتصق الفيروس فقط بخلايا نوع واحد أو عدد قليل من الأنواع، وأنواع معينة فقط من الخلايا داخل تلك الأنواع التي تحتوي على المستقبلات المناسبة.
رابط للتعلم
شاهد هذا الفيديو للحصول على شرح مرئي لكيفية مهاجمة الإنفلونزا للجسم.
على عكس الفيروسات الحيوانية، يُحقن الحمض النووي للعاثيات البكتيرية في الخلية المضيفة عاريًا، تاركًا القفيصة خارج الخلية. يمكن للفيروسات النباتية والحيوانية دخول خلاياها من خلال الإدخال الخلوي، حيث يحيط الغشاء الخلوي بالفيروس بأكمله ويبتلعه. تدخل بعض الفيروسات المغلفة الخلية عندما يندمج الغلاف الفيروسي مباشرة مع الغشاء الخلوي. بمجرد دخول الفيروس إلى الخلية، تتحلل القفيصة الفيروسية ويُطلق الحمض النووي الفيروسي، والذي يصبح متاحًا بعد ذلك للتكاثر والنسخ.
تعتمد آلية التكاثر على الجينوم الفيروسي. تستخدم فيروسات الحمض النووي (DNA) عادةً بروتينات وإنزيمات الخلية المضيفة لصنع حمض نووي (DNA) إضافي يُستخدم لنسخ الجينوم أو يُنسخ إلى الحمض النووي الريبي الرسول (mRNA)، والذي يُستخدم بعد ذلك في تخليق البروتين. تستخدم فيروسات الحمض النووي الريبي (RNA)، مثل فيروس الإنفلونزا، عادةً نواة الحمض النووي الريبي (RNA) كقالب لتخليق الحمض النووي الريبي (RNA) الجينومي الفيروسي والحمض النووي الريبي الرسول (mRNA). يُترجم الحمض النووي الريبي الرسول (mRNA) الفيروسي إلى إنزيمات فيروسية وبروتينات قفيصة لتجميع فيريونات جديدة (شكل 17.6). بالطبع، هناك استثناءات لهذا النمط. إذا لم توفر الخلية المضيفة الإنزيمات الضرورية لتكاثر الفيروس، فإن الجينات الفيروسية توفر المعلومات لتوجيه تخليق البروتينات المفقودة. الفيروسات القهقرية، مثل فيروس نقص المناعة البشرية (HIV)، لديها جينوم من الحمض النووي الريبي (RNA) يجب نسخه عكسيًا لصنع الحمض النووي (DNA)، والذي يتم بعد ذلك إدخاله في الحمض النووي (DNA) للمضيف. لتحويل الحمض النووي الريبي (RNA) إلى الحمض النووي (DNA)، تحتوي الفيروسات القهقرية على جينات تشفر إنزيم الناسخ العكسي الخاص بالفيروس الذي ينسخ قالب الحمض النووي الريبي (RNA) إلى الحمض النووي (DNA). حقيقة أن فيروس نقص المناعة البشرية (HIV) ينتج بعض إنزيماته الخاصة، والتي لا توجد في المضيف، سمحت للباحثين بتطوير أدوية تمنع هذه الإنزيمات. هذه الأدوية، بما في ذلك مثبط الناسخ العكسي AZT، تمنع تكاثر فيروس نقص المناعة البشرية (HIV) عن طريق تقليل نشاط الإنزيم دون التأثير على أيض المضيف.
المرحلة الأخيرة من تكاثر الفيروس هي إطلاق الفيريونات الجديدة في الكائن المضيف، حيث تكون قادرة على إصابة الخلايا المجاورة وتكرار دورة التكاثر. تُطلق بعض الفيروسات عندما تموت الخلية المضيفة، ويمكن لفيروسات أخرى أن تغادر الخلايا المصابة عن طريق التبرعم عبر الغشاء دون قتل الخلية مباشرة.
ربط بصري
يُغلف فيروس الإنفلونزا في غلاف فيروسي، يندمج مع الغشاء البلازمي. بهذه الطريقة، يمكن للفيروس مغادرة الخلية المضيفة دون قتلها. ما هي الميزة التي يكتسبها الفيروس من خلال إبقاء الخلية المضيفة حية؟
رابط للتعلم
انقر على هذا البرنامج التعليمي حول الفيروسات لتحديد التراكيب، وأنماط الانتقال، والتكاثر، والمزيد.
الفيروسات والأمراض
تسبب الفيروسات مجموعة متنوعة من الأمراض في الحيوانات، بما في ذلك البشر، تتراوح من نزلات البرد الشائعة إلى أمراض قد تكون قاتلة مثل التهاب السحايا (شكل 17.7). يمكن علاج هذه الأمراض بالأدوية المضادة للفيروسات أو باللقاحات، ولكن بعض الفيروسات، مثل فيروس نقص المناعة البشرية (HIV)، قادرة على التهرب من الاستجابة المناعية والتحور لتصبح مقاومة للأدوية المضادة للفيروسات.
اللقاحات للوقاية
بينما لدينا أعداد محدودة من الأدوية الفعالة المضادة للفيروسات، مثل تلك المستخدمة لعلاج فيروس نقص المناعة البشرية (HIV) والإنفلونزا، فإن الطريقة الأساسية للسيطرة على الأمراض الفيروسية هي عن طريق التطعيم، والذي يهدف إلى منع تفشي الأمراض عن طريق بناء المناعة ضد فيروس أو عائلة فيروسية. قد يُحضّر اللقاح (vaccine) باستخدام فيروسات حية مُضعفة، أو فيروسات مقتولة، أو وحدات فرعية جزيئية من الفيروس. بشكل عام، تؤدي الفيروسات الحية إلى مناعة أفضل، ولكن لديها احتمالية التسبب في المرض بتردد منخفض. اللقاحات الفيروسية المقتولة والفيروسات الفرعية كلاهما غير قادر على التسبب في المرض، ولكنهما يؤديان بشكل عام إلى مناعة أقل فعالية أو أقل ديمومة.
تُصمم اللقاحات الفيروسية الحية المُضعفة في المختبر لتسبب أعراضًا قليلة لدى المتلقين مع منحهم مناعة ضد العدوى المستقبلية. كان شلل الأطفال أحد الأمراض التي مثلت علامة فارقة في استخدام اللقاحات. حدثت أوبئة شلل الأطفال بتواتر وتأثير متزايد مع تقدم القرن العشرين، لتصبح حدثًا مرعبًا ومأساويًا كل صيف. توفي عشرات الآلاف من الأشخاص وأصيب عدد أكبر بالشلل؛ وشكل الأطفال جزءًا كبيرًا من الضحايا. باستخدام فيروس مقتول تم اختباره على خط خلايا HeLa (الذي تم الحصول عليه في الأصل من هنريتا لاكس ثم تم إنتاجه بكميات كبيرة لتلبية الحاجة)، طور جوناس سالك لقاحًا ناجحًا. حملات التحصين الجماعي في الولايات المتحدة في الخمسينيات (اللقاح المقتول) والستينيات (اللقاح الحي) قضت على المرض بشكل أساسي. مهد نجاح لقاح شلل الأطفال الطريق للتوزيع الروتيني للقاحات الأطفال ضد الحصبة، والنكاف، والحصبة الألمانية، وجدري الماء، وأمراض أخرى.
تُصنع اللقاحات الحية عادةً عن طريق التوهين (attenuation) (إضعاف) الفيروس "البري" (المسبب للمرض) عن طريق زراعته في المختبر في أنسجة أو في درجات حرارة مختلفة عما اعتاد عليه الفيروس في المضيف. على سبيل المثال، قد يُزرع الفيروس في خلايا في أنبوب اختبار، أو في أجنة الطيور، أو في حيوانات حية. يؤدي التكيف مع هذه الخلايا أو درجة الحرارة الجديدة إلى إحداث طفرات في جينومات الفيروس، مما يسمح لها بالنمو بشكل أفضل في المختبر مع تثبيط قدرتها على إحداث المرض عند إعادة إدخالها في الظروف الموجودة في المضيف. وبالتالي، لا تزال هذه الفيروسات الموهنة تسبب عدوى، لكنها لا تنمو جيدًا، مما يسمح للاستجابة المناعية بالتطور في الوقت المناسب لمنع الأمراض الخطيرة. يكمن خطر استخدام اللقاحات الحية، والتي عادة ما تكون أكثر فعالية من اللقاحات المقتولة، في الخطر المنخفض ولكن الكبير بأن تعود هذه الفيروسات إلى شكلها المسبب للمرض عن طريق الطفرات العكسية. تحدث الطفرات العكسية عندما يخضع اللقاح لطفرات في المضيف بحيث يتكيف مرة أخرى مع المضيف ويمكن أن يسبب المرض مرة أخرى، والذي يمكن أن ينتشر بعد ذلك إلى بشر آخرين في وباء. حدث هذا مؤخرًا في عام 2007 في نيجيريا حيث أدت الطفرات في لقاح شلل الأطفال إلى وباء شلل الأطفال في ذلك البلد.
تخضع بعض اللقاحات لتطوير مستمر لأن فيروسات معينة، مثل الإنفلونزا وفيروس نقص المناعة البشرية (HIV)، لديها معدل طفرات مرتفع مقارنة بالفيروسات الأخرى أو الخلايا المضيفة. في حالة الإنفلونزا، تساعد الطفرات في الجينات الخاصة بالجزيئات السطحية الفيروس على التهرب من المناعة الوقائية التي ربما تم الحصول عليها في موسم إنفلونزا سابق، مما يجعل من الضروري للأفراد الحصول على اللقاح كل عام. فيروسات أخرى، مثل تلك التي تسبب أمراض الطفولة كالحصبة والنكاف والحصبة الألمانية، تتحور بشكل ضئيل جدًا بحيث يُستخدم نفس اللقاح عامًا بعد عام.
تُطوّر لقاحات أخرى بسبب طفرة جديدة لنوع معروف من الفيروسات. فيروسات كورونا شائعة جدًا في الطبيعة وتسبب أمراضًا مختلفة، لكن طفرة محددة لفيروس كورونا معين أدت إلى جائحة COVID-19. كان التطور السريع للقاحات الناجحة يرجع جزئيًا إلى العلماء الذين كانوا يعملون مع فيروسات كورونا أخرى قبل الجائحة. كانت كيزميكيا س. كوربيت، زميلة باحثة وقائدة علمية، تتمتع بخبرة ومعرفة عميقة بفيروسات كورونا، وهو ما كان له دور أساسي في تطوير أحد اللقاحات الأولى (موديرنا). وهي الآن تطبق تلك الخبرة على أمراض الجهاز التنفسي الأخرى وعمليات تطوير اللقاحات.
اللقاحات والأدوية المضادة للفيروسات للعلاج
في بعض الحالات، يمكن استخدام اللقاحات لعلاج عدوى فيروسية نشطة. في حالة داء الكلب، وهو مرض عصبي قاتل ينتقل عن طريق لعاب الحيوانات المصابة بفيروس داء الكلب، قد يستغرق تطور المرض من وقت عضة الحيوان إلى وقت دخوله الجهاز العصبي المركزي أسبوعين أو أكثر. هذا وقت كافٍ لتطعيم الفرد الذي يشتبه في تعرضه لعضة حيوان مسعور، وتكون الاستجابة المناعية المعززة من التطعيم كافية لمنع الفيروس من دخول الأنسجة العصبية. وبالتالي، يتم تجنب العواقب العصبية القاتلة للمرض، ويتعين على الفرد فقط التعافي من العضة المصابة. يُستخدم هذا النهج أيضًا لعلاج الإيبولا، وهو أحد أسرع الفيروسات وأكثرها فتكًا التي تصيب البشر، على الرغم من أنه عادة ما يصيب مجموعات سكانية محدودة. الإيبولا أيضًا سبب رئيسي للوفاة بين الغوريلا. ينتقل هذا الفيروس عن طريق الخفافيش والقردة العليا، ويمكن أن يسبب الوفاة في 70-90 بالمائة من المصابين في غضون أسبوعين. باستخدام اللقاحات المطورة حديثًا التي تعزز الاستجابة المناعية، هناك أمل في أن تتمكن أجهزة المناعة لدى الأفراد المصابين من السيطرة على الفيروس بشكل أفضل، مما قد يقلل من معدلات الوفيات.
طريقة أخرى لعلاج العدوى الفيروسية هي استخدام الأدوية المضادة للفيروسات. غالبًا ما تكون لهذه الأدوية قدرة محدودة على علاج الأمراض الفيروسية، ولكنها استخدمت للسيطرة على الأعراض وتقليلها لمجموعة واسعة من الأمراض الفيروسية. من المهم أن تكون البروتينات المستهدفة مشفرة بواسطة جينات فيروسية وأن هذه الجزيئات غير موجودة في خلية مضيفة سليمة. في الواقع، لسنوات عديدة، اعتقد العلماء أن الأدوية القادرة على التأثير على الفيروسات ستكون سامة جدًا بحيث لا يستطيع الجسم تحملها. لمواجهة هذا التحدي، سعت الباحثة جيرترود إليون إلى تطوير أدوية تستهدف الفيروس فقط من خلال عمليات مثل تثبيط تضاعف الحمض النووي الفيروسي (DNA) فقط. على سبيل المثال، ركز بعض أدويتها على البيورينات، بينما أثرت أخرى على بوليميراز الحمض النووي (DNA polymerase). هناك أعداد كبيرة من الأدوية المضادة للفيروسات المتاحة لعلاج العدوى، بعضها خاص بفيروس معين والبعض الآخر يمكن أن يؤثر على فيروسات متعددة.
لقد تم تطوير مضادات الفيروسات لعلاج الهربس التناسلي (الهربس البسيط من النوع الثاني) والإنفلونزا. بالنسبة للهربس التناسلي، يمكن لأدوية مثل الأسيكلوفير، التي طورتها إليون، أن تقلل من عدد ومدة نوبات المرض الفيروسي النشط التي تتطور خلالها آفات فيروسية في خلايا جلد المرضى. نظرًا لأن الفيروس يظل كامنًا في الأنسجة العصبية للجسم مدى الحياة، فإن هذا الدواء ليس علاجًا ولكنه يمكن أن يجعل أعراض المرض أكثر قابلية للتحكم. بالنسبة للإنفلونزا، يمكن لأدوية مثل تاميفلو أن تقلل من مدة أعراض "الإنفلونزا" بيوم أو يومين، لكن الدواء لا يمنع الأعراض تمامًا. وقد استخدمت أدوية أخرى مضادة للفيروسات، مثل الريبافيرين، لعلاج مجموعة متنوعة من العدوى الفيروسية.
حتى الآن، كان الاستخدام الأكثر نجاحًا لمضادات الفيروسات في علاج فيروس نقص المناعة البشرية (HIV) الرجعي، الذي يسبب مرضًا، إذا لم يُعالج، يكون قاتلاً عادةً في غضون 10-12 عامًا بعد الإصابة. لقد تمكنت الأدوية المضادة لفيروس نقص المناعة البشرية (HIV) من السيطرة على تكاثر الفيروس لدرجة أن الأفراد الذين يتلقون هذه الأدوية يعيشون لفترة أطول بكثير من غير المعالجين.
يمثل فيروس نقص المناعة البشرية (HIV) تحديًا خاصًا بسبب ميله إلى التحور بسرعة داخل جسم المريض الفردي. يؤدي هذا إلى مقاومة فردية للأدوية، ويتطلب استراتيجية علاج مختلفة عن العديد من الأمراض الأخرى. كان ديفيد هو من أوائل من اقترحوا وطوروا طريقة لعلاج طفرات متعددة لفيروس نقص المناعة البشرية (HIV) في نفس الوقت. كانت جهود هو نقطة تحول في مكافحة الإيدز. تمنع الأدوية المضادة لفيروس نقص المناعة البشرية (HIV) تكاثر الفيروس في العديد من المراحل المختلفة لدورة تكاثر فيروس نقص المناعة البشرية (HIV). لقد تم تطوير أدوية تمنع اندماج الغلاف الفيروسي لفيروس نقص المناعة البشرية (HIV) مع الغشاء البلازمي للخلية المضيفة (مثبطات الاندماج)، وتحويل جينومه من الحمض النووي الريبي (RNA) إلى حمض نووي (DNA) مزدوج السلسلة (مثبطات الناسخ العكسي)، ودمج الحمض النووي الفيروسي (DNA) في جينوم المضيف (مثبطات الإنتغراز)، ومعالجة البروتينات الفيروسية (مثبطات البروتياز).
عند استخدام أي من هذه الأدوية بشكل فردي، فإن معدل الطفرات المرتفع للفيروس يسمح له بتطوير مقاومة سريعة للدواء. كان الإنجاز الكبير في علاج فيروس نقص المناعة البشرية (HIV) هو تطوير العلاج المضاد للفيروسات القهقرية عالي الفعالية (HAART)، والذي يتضمن مزيجًا من الأدوية المختلفة، ويسمى أحيانًا "كوكتيل" الأدوية. من خلال مهاجمة الفيروس في مراحل مختلفة من دورة تكاثره، يصبح من الصعب على الفيروس تطوير مقاومة لأدوية متعددة في نفس الوقت. ومع ذلك، حتى مع استخدام علاج HAART المركب، هناك قلق من أن الفيروس سيتطور مقاومة لهذا العلاج بمرور الوقت. وبالتالي، يتم تطوير أدوية جديدة مضادة لفيروس نقص المناعة البشرية (HIV) باستمرار على أمل مواصلة المعركة ضد هذا الفيروس الفتاك للغاية.