الكشف عن عشرات الآلاف من الفيروسات الموجودة في براز الإنسان غير معروفة للعلم

حدد بحث جديد 54118 نوعا من الفيروسات تعيش في الأمعاء البشرية، 92% منها لم تكن معروفة من قبل.ولكن، كما اكتشف فيليب هوغنهولتز، أستاذ علم الأحياء الدقيقة في كلية الكيمياء والعلوم البيولوجية الجزيئية، وسو جين لو، زميل أبحاث ما بعد الدكتوراه، جامعة كوينزلاند، مع الزملاء من معهد الجينوم المشترك وجامعة ستانفورد في كاليفورنيا، فإن الغالبية العظمى منها كانت عاثيات. وهذه الفيروسات "تأكل" البكتيريا ولا تستطيع مهاجمة الخلايا البشرية.

وعندما يفكر معظمنا في الفيروسات، فإننا نفكر في الكائنات الحية التي تصيب خلايانا بأمراض مثل النكاف والحصبة أو "كوفيد-19" مؤخرا. ومع ذلك، هناك عدد كبير من هذه الطفيليات المجهرية في أجسامنا - معظمها في أمعائنا - التي تستهدف الميكروبات التي تعيش هناك.

وفي الآونة الأخيرة، كان هناك اهتمام كبير بميكروبيوم الأمعاء البشري: مجموعة الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش في أمعائنا.

وإلى جانب مساعدتنا على هضم طعامنا، تلعب هذه الميكروبات العديد من الأدوار المهمة الأخرى، فهي تحمينا من البكتيريا المسببة للأمراض، وتعديل رفاهيتنا العقلية، وتهيئة نظام المناعة لدينا عندما نكون أطفالا، ولها دور مستمر في تنظيم المناعة حتى مرحلة البلوغ.

ومن العدل أن نقول إن الأمعاء البشرية هي الآن النظام البيئي الميكروبي الأكثر دراسة على هذا الكوكب. ومع ذلك، فإن أكثر من 70% من الأنواع الميكروبية التي تعيش هناك، لم تُزرع بعد في المختبر.

ونحن نعلم هذا لأنه يمكننا الوصول إلى المخططات الجينية للميكروبيوم المعوي من خلال نهج يعرف باسم Metagenomic. وهذه تقنية قوية يتم من خلالها استخراج الحمض النووي مباشرة من البيئة وتسلسله بشكل عشوائي، ما يعطينا لمحة سريعة عما يوجد بداخله وما يمكن أن يفعله.

وكشفت دراسات Metagenomic إلى أي مدى ما يزال يتعين علينا الذهاب إلى فهرسة وعزل جميع الأنواع الميكروبية في الأمعاء البشرية - وحتى أبعد من ذلك عندما يتعلق الأمر بالفيروسات.

وفي البحث الجديد، المنشور في Nature Microbiology، استخرج الباحثون تسلسلا فيروسيا حسابيا من 11810 ميتاجينوم برازي متاح، مأخوذة من أشخاص في 24 دولة مختلفة، حيث أرادوا الحصول على فكرة عن المدى الذي وصلت إليه الفيروسات في الأمعاء البشرية.

ونتج عن هذا الجهد كتالوج Metagenomic Gut Virus، وهو أكبر مورد من هذا القبيل حتى الآن. ويضم هذا الكتالوج 189680 جينوما فيروسيا يمثل أكثر من 50000 نوع فيروسي متميز.

ومن اللافت للنظر (ولكن ربما كان ذلك متوقعا) أن أكثر من 90% من هذه الأنواع الفيروسية جديدة على العلم، حيث تشفر بشكل جماعي أكثر من 450000 بروتين مميز - وهو خزان ضخم من الإمكانات الوظيفية التي قد تكون مفيدة أو ضارة لمضيفيها الميكروبيين، وبالتالي البشر.

وجرى البحث أيضا في سلالات فرعية من الفيروسات المختلفة، ووجد أن بعضها أظهر أنماطا جغرافية مذهلة عبر 24 دولة شملها الاستطلاع.

وعلى سبيل المثال، كان نوع فرعي من crAssphage الموصوف حديثا والغموض سائدا في آسيا، ولكنه كان نادرا أو غائبا في عينات من أوروبا وأمريكا الشمالية. وقد يكون هذا بسبب التوسع المحلي لهذا الفيروس في مجموعات بشرية محددة.

وكانت إحدى الوظائف الأكثر شيوعا هي العناصر الرجعية المولدة للتنوع (DGRs). وهذه فئة من العناصر الجينية التي تحور جينات مستهدفة محددة من أجل توليد تنوع يمكن أن يكون مفيدا للمضيف. وفي حالة DGRs في الفيروسات، قد يساعد ذلك في سباق التسلح التطوري المستمر مع مضيفها البكتيري.

وتُعرف تقنية كريسبر بتطبيقاتها العديدة في تحرير الجينات، وهي أجهزة مناعية بكتيرية "تتذكر" العدوى الفيروسية السابقة وتمنعها من الحدوث مرة أخرى.

وتفعل ذلك عن طريق نسخ وتخزين أجزاء من الفيروس الغازي في جينوماتها الخاصة، والتي يمكن استخدامها بعد ذلك لاستهداف وتدمير الفيروس في المواجهات المستقبلية.

واستخدم الباحثون هذا السجل للهجمات السابقة لربط العديد من التسلسلات الفيروسية بمضيفيها في النظام البيئي للأمعاء. وليس من المستغرب أن الأنواع الفيروسية الوفيرة للغاية كانت مرتبطة بأنواع بكتيرية وفيرة للغاية في القناة الهضمية، تنتمي في الغالب إلى phyla Firmicutes وBacteroidota.

وكان هناك نقاش حول إمكانية تخصيص ميكروبات أمعاء الناس باستخدام التدخلات الغذائية، أو البروبيوتيك، أو البريبايوتكس، أو حتى "عمليات النقل" (زرع جراثيم البراز)، لتحسين صحة الفرد.

وقد يكون العلاج بالعاثيات إضافة مفيدة لهذا الهدف، عن طريق إضافة الأنواع أو حتى الدقة على مستوى الأنواع الفرعية للتلاعب بالميكروبيوم. وعلى سبيل المثال، يعد العامل الممرض البكتيري Clostridioides صعبا (أو Cdiff باختصار) سببا رئيسيا للإسهال المكتسب من المستشفى والذي يمكن أن تستهدفه العاثيات على وجه التحديد.

ويمكن تحقيق معالجة أكثر دقة للتجمعات البكتيرية غير المسببة للأمراض في القناة الهضمية من خلال العلاج بالعاثيات.

ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن التوقعات من بياناتنا تشير إلى أننا قمنا فقط بالتحقيق في جزء صغير من إجمالي التنوع الفيروسي في القناة الهضمية. لذلك لا يزال أمامنا طريق طويل لنقطعه.

قد يهمك ايضا 

ميكروبات الأمعاء قد تساعد على اكتساب الوزن بعد خسارته

ميكروبات الأمعاء الدقيقة مرتبطة ببعض الاضطرابات النفسية