حل المعضلات الطبية

عالم الكيمياء الحيوية جو ديريسي يتحدث عن طريقة جديدة مدهشة لتشخيص الفيروسات ومعالجة الأمراض التي تسببها وذلك باستخدام الحمض النووي. أعماله قد تساعد في فهم الملاريا والسارس وانفلونزا الطيور-- و 60 % من العدوى الفيروسية اليومية التي تمر بدون تشخيص.

كيف نستطيع أن نبحث ونحقق

في بيئة الفيروسات المحيطة بنا، ونساعد الطب؟

كيف نحول معرفتنا التراكمية بعلم الفيروسات

الى مقال تشخيصي بسيط في حجم ورقة تحمل باليد؟

أريد أن أحول كل ما نعرفه الآن عن الكشف عن الفيروسات

و مدى الفيروسات الموجودة حولنا

الى .. فلنقل: شريحة إلكترونية بسيطة.

عندما بدأنا نفكر في هذا المشروع

كيف نصنع مقال تشخيصي واحد

للكشف عن جميع الجراثيم في آن واحد--

الحقيقة واجهنا بعض الصعوبات بخصوص ذلك

أولاً، الفيروسات معقدة جداً

ولكنها أيضاً تتطور بسرعة كبيرة.

هذه احد الفيروسات البيكورناوية.

الفيروسات البيكورناوية -- تلك تشمل الفيروسات المسببة

للزُكام و شلل الأطفال (أشياء مثل هذه).

أنتم تنظرون الى القشرة الخارجية من الفيروس

وهذا اللون الأصفر هناك هو تلك الأجزاء من الفيروس

التي تتطور بسرعة كبيرة جداً جداً،

و الأجزاء الزرقاء هي التي لا تتطور بنفس السرعة.

عندما يفكر الناس في صنع عوامل كاشفة لكل الفيروسات،

عادةً تكون مشكلة التطور السريع عائقاً،

لأنه كيف يمكننا الكشف عن شئ اذا كان يتغير دائماً؟

ولكن التطور هو اتزان:

فعندما نجد تغير سريع، نجد أيضاً أشياء ثابتة --

أشياء تكاد لا تتغير أبداً.

ولذلك نظرنا في الأمر بحرص أكثر،

و سوف أريكم البيانات الآن.

هذه فقط بعض الأشياء التي يمكنك عملها على حاسوبك.

لقد أخذت كمية من هذه الفيروسات البيكورناوية الصغيرة،

مثل الزُكام و شلل الأطفال ....الخ.

و قمت بتفكيكهم الى اجزاء صغيرة،

فلنأخذ هذا المثال الأول والمسمى بالفيروسات الكوكساكية،

ونقوم بتفكيكه الى نوافذ صغيرة.

ولنلّون هذه النوافذ الصغيرة بالأزرق

و في حال وجد فيروس آخر له تتابع متماثل في محتواه الوراثي

لهذا الفيروس.

هذه التتابعات في الأعلى --

و التي بالمناسبة غير قادرة على تصنيع البروتين --

هي تقريبا متماثلة تماماً بين كل هؤلاء،

لذلك يمكنني أن أستخدم هذا التتابع كعلامة

للتعرف على مدى أوسع من الفيروسات،

دون الاضطرار الى صنع شيء مخصص لكلٍ منهم.

أما هنا فيوجد تنوع كبير:

حيث تتطور الأشياء بسرعة.

وبالأسفل هنا يمكنك أن ترى تطور أكثر بطئاً: أي تنوع أقل.

و عندما نصل الى... هنا مثلا لنقل

فيروس الشلل الحاد الذي يصيب النحل

وإنه من السيء أن تصاب به إن كنت نحلة

لا يوجد أي شبه بين هذا الفيروس و الفيروسات الكوكساكية

و لكن أؤكد لكم أن التتابعات الأكثر ثبوتاً

بين هذه الفيروسات على اليد اليمنى في الشاشة

لها مناطق متماثلة في الاعلى

و لذلك يمكننا تغليف هذه المناطق الثابتة

عبر التطور ..كيف تطورت هذه الفيروسات

عبر اختيار اما عناصر الحمض النووي أو عناصر الحمض الريبي النووي

في هذه المناطق لتمثل على شريحتنا كعناصر كيميائية كاشفة

حسناً , اذاً هذا ما فعلناه , و لكن كيف سنقوم بعمل ذلك

منذ وقت طويل حين كنت في الدراسات العليا

كنت أتسلى بصناعة شرائح الحمض النووي

هذا معناه ( طبع الحمض النووي على الزجاج)

و هذا ماترونه هنا

بقع الملح الصغيرة هي عبارة عن حمض نووي مثبت على الزجاج

وبذلك يمكنني وضع الآلاف منهم على شريحتنا الزجاجية

و استخدامهم كعنصر كيميائي كاشف

أخذنا شرائحنا الى شركة هيلوت-باكارد (Hp)

و استخدمنا القوة الذرية لمجاهرهم على هذه البقع

و هذا ما ترونه:

يمكنكم فعلاً أن تروا شعيرات الحمض النووي هنا مسطحة على الزجاج

اذناً فالذي نفعله هو فقط طبع الحمض النووي على الزجاج

أشياء صغيرة مسطحة ( هذه سوف تكون علامات للمُمرضات)

فأنا أصنع رجال اّلية صغيرة في المعمل لصنع هذه الشرائح

و أنا ممن يحبون نشر التقنيات

اذا كان لديك من المال ما يكفي لشراء سيارة الكامري

فبإمكانك أن تبني واحدة من هذه التقنيات أيضاً

لذلك فقد قمنا بنشر ارشادات كاملة مجانا على موقعنا على الانترنت

بأجزاء يمكن طلبها بشكل مستقل

يمكنك أن تبني آلة تنظيم الحمض النووي في الكراج

اليك التفاصيل المتعلقة بالطوارىء

(ضحك)

كل اّالة يجب أن يكون بها زر أحمر كبير

و لكن بالفعل فهي اّمنة للغاية

يمكنك حقاً أن تصنع شرائح الحمض النووي في كراجك الخاص

و تحل شفرات بعض البرامج الجينية بأقصى سرعة , أنه شئ ممتع جداً

(ضحك)

اذناً فالذي قمنا به , و هذا مشروع رائع حقاً

بدأنا بصناعة شريحة للفيروس التنفسي

لقد تكلمت عن هذا

أنت تعلم هذه المواقف عندما تدخل الى العيادة

و لا يتم تشخيصك ؟!

حسناً , مبدأياً لقد وضعنا كل فيروسات التنفس الآدمية

على شريحة و قمنا باضافة فيروس الحلأ البسيط

و لما لا ؟

أول شئ تفعله كعالم هو..

أن تتأكد أن الأشياء تعمل

و ما قمنا به هو أخذ خلايا الأنسجة المستنبة (في المخبر)

و قمنا بعدوتها بفيروسات مختلفة

و نلّون هذه الأجزاء باللألوان المستشعة لتمييز الحمض النووي

ان الأعضاء الوراثية اللتي تنجم عن خلايا الأنسجة المستنبة

غالباً أشياء فيروسية, ثم نقوم بلصقها على التنظيم لنرى أين ستلتصق

الآن اذا كان تتابع الحمض النووي متشابه سيلتصقوا ببعض

و يمكننا النظر بذلك الى نقاط

و اذا اضاءت هذه النقاط نعرف أنه يوجد فيروس محدد هنا

هكذا تبدو واحدة من هذه الشرائح في الحقيقة

و بالفعل فهذه البقع الحمراء تدّل على تشكّل الفيروس

و كل بقعة تمثل عائلة مختلفة من الفيروسات

أو نوع من الفيروس

و هذه طريقة صعبة للنظر الى الأمور

سأقوم فقط بتشفير الأشياء الى شفرة تعريف صغيرة

مجمعة حسب العائلة , لذلك يمكننا أن نرى النتيجة بطريقة حدسية

فقمنا بأخذ خلايا الأنسجة المستنبة

و نقلنا العدوى بالفيروس الغداني

و بامكانك ان ترى البقع الصفراء الصغيرة التي بجانب الفيروس الغداني

و كما سبق نقلنا العدوى بفيروسُ الباراالانفلونزا 3

انها حُمّة النظائر المخاطية و كما ترون هناك شفرة خيطية صغيرة

و كذلك بالفَيْروس المِخْلَوِيّ التَّنَفُّسِيّ

و هذا وباء مراكز الحضانة في كل مكلن

يعني مثل داء سيلان الأنف

(ضحك)

يمكنك أن ترى أن شفرة التعريف هذه لنفس العائلة

و لكنها مُميزة للبارا انفلونزا 3

و التي تصيبك بزكام سئ للغاية

وبذلك نحصل على علامة مميزة ( بصمة لكل فيروس )

شلل الأطفال و الزكام ينتميان لنفس العائلة ,متشابهين بشكل كبير

الرينو هو الزكام ، و الجميع يعرف ما هو البوليس - شلل الأطفال

يمكنك ان ترى أن هذه العلامات مميزة

و فيروس الهربس المصاحب لسرطان كابوزي

يضع علامة مميزة هنا

فهو ليس بخط مستقيم كامل

هذا يدلني أن لدي فيروس من نوع معين هنا

انها شفرة التعريف كاملة التي تعطينا الدلالة الصحيحة

حسناً أرى فيروس الرينو

و هنا نرى التغيير في شفرة التعريف لفيروس الرينو

و لكن ماذا عن أنواع أخرى من فيروس الرينو

كيف بإمكاني التعرف على أي نوع من فيروس الرينو الذي أحمله

يوجد 102 نوع مختلف من الزكام

و هم 102 فقط لأن الناس توقفت عن أحصائهم

هناك أنواع جديدة كل عام

إليكم أربع أنواع من فيروس الزكام

بإمكانك أن تروها بالعين المجردة

بدون تقنية(التتابعات المتشابهة) الحديثة

برامج تمييز الخوارزميات

بإمكانك تمييز كلاً من هذه الشفرات عن بعضها

و لكن ذلك ليس مجدياً

ذلك لأني أعرف ترتيب كل تسلسل الجينومات لفيروس الزكام

و لقد قمت بتصميم الشريحة

حتى أتمكن من تمييزهم عن بعض

و لكن ماذا عن فيروسات الزكام التي لا تتبع أي تسلسل جينومات

لا علم لنا بالتسلسل فنعزلهم عن المصنفات

إليكم أربع أنواع من فيروس الزكام

نحن لا نعلم عنهم أي شئ

لم يقم أحد أبدا بتحديد تتابعهم , و يمكنك أن ترى

أن لهم تتابعات مميزة جدا

تخيل إنشاء مكتبة ، واقعية أو إفتراضية لتصنيف ذلك

بصمة لكل الفيروسات المعروفة

و لكن ذلك من نسج الخيال !

هناك طن من الفيروسات لكل من خلايا الأنسجة المستنبة

ماذا عن الناس الحقيقين؟

كما نعلم لا يمكن التحكم بالناس

نحن لا نعلم ماذا قد نجد في كوب سعل أحدهم فيه

ولذلك فالموضوع معقد للغاية

يمكن أن يحتوي على العديد من البكتيريا و فيروسات أكثر

و التي بالفعل تحتوي على عناصر جينية

اذن كيف نتعامل مع هذا ؟

و كيف نقوم بتحكم ايجابي هنا ؟

ان الموضوع بسيط

هذا أنا خلال غسيل الجيوب الأنفية

و للتجربة لقحنا عدد من الناس بالفيروسات

بموافقة من المجلس، وقد أخذوا أجورهم

لقحنا هؤلاء للتجربة

بفيروس الزكام

لنأخذ أي شخص

من غرفة الطوارئ

غير محدد . التهابات الجهاز التنفسي المنقولة في المجتمع

لا تعرف ما قد تصادف في غرفة الطوارئ

لنبدأ بما نستطيع التحكم به

و نعلم أن الشخص بصحة جيدة

و نقلنا له جرعة من الفيروس عبر الأنف

لنرى ما حصل

في اليوم الصفر: لا تغيير

شيء مذهل ، انهم بصحة جيدة

ظننا أن المسالك الأنفية قد تكون مليئة بالفيروسات

حتى لو ظننت أنك بصحة جيدة

إن تشعر أنك بصحة جيدة فانت بصحة جيدة إذاً

اليوم الثاني: لاحظنا أعراض الزكام

فهي مشابهة لتلك التي في المخبر

الناتجة عن تجربة الخلايا المستنبة

ممتاز، ولكن قد يكون فيه خلل ، صحيح؟

فقد حقنا طناً من الفيروسات في أنف هذا الشخص..

(ضحك)

أقصد، أنه فعلاً كان مصاب بالزكام , و نريد نجاح التجربة

ماذا عن الأشخاص الذين نراهم في الشوارع

إليكم شخصان مجهولان، نميزهم برموز

كلاهما مصاب بفيروس الزكام. لكننا لم نرى هذا النوع من التتابعات من قبل في المخبر

قمنا بتصنيف جزء من تلك الفيروسات

إنها أنواع جديدة من فيروس الزكام لم يشهدها أحد من قبل

تذكروا تسلسل الجينات التراتبي غير المتأثر بتطوير الجينات

نستعمله هنا ليمكننا من إكتشاف

الفيروسات غير المصنفة أو البسيطة

لأننا نختار ما هو محفوظ عبر التطور

إليكم شخص آخر بإمكانكم أن تشخصوا حالته بأنفسكم

تمثل هذه الكتل المختلفة

فيروسات مختلفة من عائلة فيروس الباراموكسي

بامكانك متابعة الكتل

لتتمكن من تمييز العلامة

إن لم يكن مصاب بسل الكلاب فذلك شيء جيد.

ضحك

عندما تصل إلى الكتلة التاسعة

ستلاحظ وجود فيروس المِخْلَوِيّ التَّنَفُّسِيّ

ستلاحظ أيضاً إذا كان لديهم أطفال

أن فرد آخر من العائلة قد يصاب أيضاً. نرى RSVB ر س ف ب

جيد

إليكم شخص آخر إختبرناه على يومين مختلفين

زيارات مختلفة للعيادة

هذا الشخص مصاب بالبارا إنفلونزا 1

كما ترون هناك خط صغير يدل على ذلك

لفيروس السينداي (فيروس مخاطي) عند الفئران

هناك علاقة مرتبطة بالجينات.. هذا مثير جداً

هنا قمنا بتكوين الشريحة

تحتوي هذه الشريحة على جميع الفيروسات المعروفة

جميع فيروسات النباتات و الحشرات و الفيروسات البحرية

كل ما استطعنا أن نحصل عليه من جن بنك (GENBANK)

وهو المستودع الوطني للتسلسلات الجينية

نستعمل هذه الشريحة الآن.. ولكن لماذا؟

أولاً . عندما يكون بحوزتنا شريحة بهذا الحجم

يتطلب وجود بعض المعلوماتية

لذا فقد صممنا النظام ليقوم بعملية التشخيص أوتوماتيكياً

ببساطة ، بحوزتنا تسلسلات إفتراضية

و لأن قدرتنا محدودة بالنسبة للحصول على عينة من كل فيروس

فذلك سيكون شبه مستحيل.. لذا علينا بالتسلسلات الافتراضية

و مقارنتهم بالنتيجة التي رصدناها

و ذلك معقد للغاية. لنعطي رقم لتقييم

الإحتمال أن هذا الفيروس هو فيروس الزكام أو ما شيء ما

و هذا ما حصلنا عليه

إذا على سبيل المثال استخدمنا خلايا الأنسجة

المصابة بفيروس حليمي مزمن

حيث ترى من قرأة الحاسوب

و خوارزميتنا تثبت لنا أنه قد يكون فيروس حليمي نوع 18

وذلك بالفعل ما قد أصاب خلايا الأنسجة

تلك العدوى المزمنة

لنجرب شيء أصعب هذه المرة

لنضع جرس في العيادة

عندما يأتي شخص ما ولا يستطيع المستشفى أن يقدموا له أي مساعدة

فيتصلوا بنا عندما لا يستطيعون تشخيص حالة المصاب

سنجهز لذلك في غرفة الإنتظار

حدثت هذه الحالة منذ ثلاثة أسابيع

إمرأة في الثامنة و العشرين من العمر، لم تسافر قط

[غير مؤكد]، لا تدخن، و لا تتناول الكحول

لمدة 10 أيام، ظهرت الأعراض التالية، تعرق ليلي، بصاق دموي

سعال مصطحب بالدم ، آلام عضلية

عند ذهابها للعيادة اعطوها مضادات حيوية

و أرسلوها للبيت

و عادت بعد أن استمرت 10 أيام ، و ما زالت تعاني من الحمى

و تعاني من نقص في الاكسيجين في الرئتين.

قاموا بإجراء تصوير مقطعي

يوجد مناطق داكنة اللون و سوداء في الرئة الطبيعية

ولكنها بيضاء هنا وهذه دلالة سيئة

و شكل الشجرة هنا يدل على وجود إلتهاب

انها مصابة بإلتهاب

و قد قمنا بعلاج المريضة

عن طريق أدوية و مضادات حيوية مثل دوكسيسيكلين

وفي اليوم الثالث تأزمت حالتها إلى قصور حاد

و إضطروا إلى تنبيبها أي إدخال أنبوب في بلعومها

و قاموا بتهويتها بشكل آلي

لكونها غير قادرة على التنفس

ما العمل هنا؟ لا نعرف

غيروا نوع المضادات الحيوية

وتاميفلو أحد المضادات الحيوية للانفلونزا

لا علم لأحد كيف ظنوا أنها مصابة بالانفلونزا

فقاموا باعطائها التاميفلو

فاعترفوا أخيراً بالفشل في اليوم السادس

ليس بالوسع سوى أخذ خزعة من الرئتين

تقاس نسبة الوفاة لهذا الإجراء ب-8%

ماذا نستنتج من ذلك

انكم تنظرون الآن إلى خزعة من رئتينها المفتوحة

أنا لست باخصائي مخبري ولكن ليس هناك أي شيء نستنتجه

يوجد تورم مثل إلتهاب القصبات

إنه غير مدهش و لكنه تقرير المخبر

فما الذي قاموا بتحليله ؟

بالطبع لديهم فحوصاتهم

فقد فحصوها ل-70 نوع من الفيروسات

لكل بكتيريا ، و فطريات و فيروس إفتراضي

بإمكانك شراء الفيروس

مثل سارس، هتش أي في، ار إس في ، و متبنومفيرس

كانت نتيجة الفحوصات كلها سلبية، فاقت قيمتها 100،000 دولار

أقصد أنهم جربوا كل شيء لهذه المرأة

اتصلوا بنا في اليوم الثامن من المستشفى

أعطونا رشافة رغامية

إنه سائل من البلعوم

أعطونا ذلك من الأنبوب الذي أدخلوه في البلعوم

وجدنا البارا إنفلونزا نوع 4 عندما فحصنا ذلك على الشريحة

ولكن ما البارا إنفلونزا نوع 4 ؟

لم يفحص أحد البارا إنفلونزا نوع 4 الأحد يهتم بها

بالفعل ليست حتى متسلسلة من ناحية الحمض النووي

إما فيها جزء بسيط متسلسل

لا يوجد تقريباً أي دراسات أو بحوث عن الوبائيات عن هذا المرض

لم يفكر أحد بذلك

لأنه لم يفكر أحد بأنه قد يؤدي لفشل في التنفس

ولكن لم ذلك؟ تقاليد فحسب ليس هناك أي بيانات

ليس هناك أي بيانات لتدعم إذا ما كانت تسبب مرض متوسط أو حاد

لدينا من الواضح شخص متعافي يتدهور صحياً

حسناً فهذا تقرير حالة واحدة

سأخبركم بشيئ واحد في الدقيقتين الأخيرتين

لم ينشر بعد إنما سيذاع عنه غداً

مثير بالفعل كيفية استخدام هذه الشريحة

لتكتشف شيء جديد و تفتح أبواب الفرص

لا داعي لأعطيكم احصائيات عن سرطان البروستاتا ( الموثة )

و العديد منكم يعرف عن سرطان البروستاتا ( الموثة )

يعد ثالث الأمراض السرطانية المميتة في الولايات المتحدة

له عدة مخاطر

و لكن هناك قابلية لأن يكون سرطان البروستاتا وراثي

عند ما يقارب نسبة 10 بالمئة من سرطان البروستاتا

و هناك بعض الأشخاص الذين لديهم هذه القابلية

و أول الجينيات التي تم تعيينها في الدراسات

للاصابة المبكرة لسرطان البروستاتا, يدعى هذه الجين ار ن ا س اي ل (RNASEL)

و ما ذلك؟ أنزيم مضاد الحمى الدفاعي

و هانحن نفكر

لماذا يتعرض الرجال الذين يحملون هذه الطفرة الجينية

الخلل في جهاز الدفاع لمضاد الحمى, يصابون بسرطان البروستاتا

غير مفهومة !! الا في حال وجود فيروس

فقمنا بوضع أورام - و هنا لدينا مئات الأورام على الشريحة

و نعرف من يحمل الخلل (الجين RNASEL) و من لا يحمله

و أريكم هنا المؤشر على الشريحة

و أريكم هنا مجموعة أو كتلة من فيروسات أوليجوس

و من المؤشر هنا أخبركم

أن الرجال الحاملين لهذه الطفرة الجينية في أنزيم مضاد الحمى الدفاعي

و المصابين بورم غالبا 40 بالمئة من الوقت

و هذا مميز و يكشف عن فيروس قهقري جديد

هذا شيء خيالي.... أليس كذلك؟

دعونا ننسخ الفيروس بأكمله

دعوني أخبركم أولاٌ ما استنتجنه التنبؤ اللأوتوماتيكي

كان مشابه جداٌ لفيروس الفئران

و لكن ذلك لا يدلنا على الكثير

لذا قمنا بنسخ الفيروس كاملاٌ

ان ما أريكم هنا هذا الجينوم الفيروسي

انه نوع كلاسيكي من فيروس الغاما و ذلك جديد للغاية

لم يره أحد من قبل قط

ان أقرب شيء له بالفعل من الفئران

بامكاننا أن نسميه فيروس قهقري غريب التوجه

لأنه ينقل العدوى لأنواع غير الفئران

اليكم هذه الشجرة التطورية

لنرى ما العلاقة بين الفيروسات الأخرى

لنرى ما العلاقة بين الفيروسات الأخرى

و بإمكاننا القول أنهم التهابات مستقلة

الكل مصاب بنفس الفيروس

و لكنهم مختلفين بنسبة مما يدعونا لنصدق

أنهم تم اكتسابهم بشكل مستقل

هل هو فعلاً في الأنسجة؟ يمكننا أن نستنج : نعم

لنأخذ شرخ من هذه الخزعات من أنسجة الورم

و نستخدم بعض المواد لتحديد الفيروس

فنجد هنا خلايا تحتوي على جسيمات فيروسية

هؤلاء الأشخاص مصابون بالفعل بهذا الفيروس

هل يسبب هذا الفيروس سرطان البروستاتا؟

لا شيء أقوله بالصدفة . لا أعرف.

هل له علاقة بتكوّن الورم؟ لا أعرف .

هل هؤلاء الأشخاص عرضة للفيروسات ؟

محتمل. و قد لا يكون له علاقة بالسرطان

و لكنه خيار

هناك رابط قوي بين وجود هذا الفيروس

و الطفرة الوراثية المتعلقة بالسرطان

إلى هنا وصلنا

و لكني أخشى أن هذا يدعونا لنتسأل أكثر مما يجيب أسئلتنا

و هذا كما تعلمون فائدة العلم الحقيقية

ذلك نتيجة عمل أشخاص في المخبر

لا أستطيع أن أنسبه إلي

إنه عمل مشترك بيني و بين دون

هذا الشخص بدأ المشروع في مخبري

و هذا من عمل على تجربة البروستاتا

شكراً جزيلاً