معلومة

عملية الإصابة بفيروس الجدري


كيف يكرر فيروس الجدري جينومه؟ هل يجلب بوليميريز الحمض النووي أو بوليميراز الحمض النووي الريبي إلى الخلية المضيفة؟


فيروسات الجدري ، مثل variola (العامل المسبب للجدري) واللقس (المكون النشط للقاح الذي قضى على الجدري) ، هي فيروسات DNA كبيرة ومعقدة تتكاثر في السيتوبلازم ، بدلاً من النواة. لهذا السبب ، يجب أن تحمل معهم الإنزيمات لإنجاز المهام التي تحدث في نواة الخلايا حقيقية النواة التي تصيبها. وهذا يشمل جميع البروتينات اللازمة لتخليق الرنا المرسال (على سبيل المثال ، بوليميريز الحمض النووي الريبي المعتمد على الحمض النووي). يتم ترميز إنزيمات تكرار الحمض النووي في جينوم فيروس الجدري ويتم نسخها وترجمتها كجزء من المرحلة "المبكرة" ، مباشرة بعد الامتزاز والاختراق.

وبالتالي، نعم ، تجلب فيروسات الجدري بوليميراز الحمض النووي الريبي المشكل مسبقًا معها. إنهم لا يجلبون معهم بوليميراز الحمض النووي الخاص بهم ، لكنهم ينتجونها بعد وقت قصير من إصابة الخلية.

يمكنك قراءة المزيد حول هذا الموضوع في Murray Medical Microbiology الفصل 54.


عملية الإصابة بفيروس الجدري - علم الأحياء

يمكن النظر إلى الفيروسات على أنها طفيليات ملزمة داخل الخلايا. يجب أن يلتصق الفيروس بخلية حية ، وأن يؤخذ إلى الداخل ، ويصنع بروتيناته وينسخ الجينوم الخاص به ، وأن يجد طريقة للهروب من الخلية حتى يتمكن الفيروس من إصابة الخلايا الأخرى. يمكن للفيروسات أن تصيب أنواعًا معينة فقط من العوائل وخلايا معينة فقط داخل ذلك المضيف. تسمى الخلايا التي قد يستخدمها الفيروس في التكاثر بالخلايا المتساهلة. بالنسبة لمعظم الفيروسات ، فإن الأساس الجزيئي لهذه الخصوصية هو أنه يجب العثور على جزيء سطحي معين يُعرف بالمستقبل الفيروسي على سطح الخلية المضيفة حتى يعلق الفيروس. أيضًا ، تعتبر الاختلافات الاستقلابية والاستجابة المناعية للخلايا المضيفة في أنواع الخلايا المختلفة بناءً على التعبير الجيني التفاضلي عاملاً محتملاً في الخلايا التي قد يستهدفها الفيروس للتكاثر. يجب أن تصنع الخلية المتساهلة المواد التي يحتاجها الفيروس وإلا فلن يتمكن الفيروس من التكاثر هناك.

أهداف التعلم

  • ضع قائمة بخطوات النسخ واشرح ما يحدث في كل خطوة
  • شرح انتقال وأمراض الفيروسات التي تصيب الحيوانات
  • شرح انتقال وأمراض الفيروسات التي تصيب النباتات

الجدري: ميت أم حي؟

يبدأ بالأعراض التي يمكن أن تسببها العديد من الأمراض - الصداع الشديد والإرهاق والحمى الشديدة. بعد أيام فقط ، أصبح البرد أسوأ بكثير حيث بدأ الطفح الجلدي في الانتشار على طول جسم المريض ، وسرعان ما يتورم مع القيح والقشور ليترك نتوءات بارزة على الجلد المصاب. حتى لو نجا المريض ، يمكن أن تستمر الندوب المشوهة مدى الحياة. هذه علامة على الإصابة بالجدري - أو كانت كذلك ، منذ ما يقرب من خمسة عقود ، عندما كان المرض لا يزال شائعًا في أجزاء كثيرة من العالم. من حيث الوفيات ، يتصدر الجدري القائمة: لقد قتل فيروس الجدري عددًا أكبر من أفراد البشر على مدى التاريخ المسجل أكثر من جميع الأمراض المعدية الأخرى مجتمعة 36.

في معظم الأمراض التي درسناها ، تخوض البشرية معركة تطورية ضارية مع السكان الفيروسيين على هذا الكوكب. قد يؤدي التقدم في التكنولوجيا الطبية الحيوية إلى مناوشات منتصرة ، ولكن نادرًا ما يتم الفوز بالحرب حيث تتسابق الفيروسات التي تتكاثر بسرعة للتغلب على اللقاحات والأدوية الأخرى. يعد الجدري أحد قصص النجاح الحقيقية القليلة ، حيث كان إعلان منظمة الصحة العالمية عام 1980 للقضاء على مرض الجدري في جميع أنحاء العالم بمثابة انتصار حقيقي. في حين أن التطعيم ضد الجدري كان شائعًا ومنتشرًا ، إلا أن القضاء عليه جعل هذا العلاج غير ضروري. باستثناء بعض السلالات المختبرية المعزولة - المحفوظة للأجيال القادمة - يعد الجدري مجرد ذكرى.

أو هو؟ نفس هذه السلالات المختبرية تثير قلق الكثير. نظرًا لأن الجدري لم يكن يمثل تهديدًا للصحة العامة لعقود من الزمن ، فإن مخزونات اللقاح في أدنى مستوياتها على الإطلاق. إذا تم استخدام الفيروس كسلاح ، فلن يكون هناك الكثير مما يمكن فعله للرد - وهذا سبب للقلق.

الجدري الصغير والكبير:

يأتي الكثير مما نعرفه عن فيروس الجدري البشري من دراسة فيروسات مماثلة تصيب الحيوانات. تعمل هذه المقارنة لأن فيروس الجدري ينتمي إلى عائلة من مسببات الأمراض وثيقة الصلة المعروفة باسم الفيروسات العظمية. يتميز أفراد هذه العائلة بمضيفهم (أي نوع الحيوان الذي يمكن أن يصيبهم) والتوزيع الجغرافي. بعضها ، مثل فيروس الجدري ، خاص بالأنواع. على سبيل المثال (كما هو موضح في الصورة أدناه) ، تظل فيروسات الجدري مثل الجدري (الجدري) للبشر (أ) ، وفيروس الفئران (ب) أو فيروس الإبل (ج) مقصورة إلى حد كبير على نوع مضيف واحد ونادرًا ، إذا من أي وقت مضى ، تسبب التهابات خارج هذا النوع. يمكن أن تصيب فيروسات الجدري الأخرى أنواعًا مضيفة متعددة. إن الخصائص المشتركة لهذه العائلة هي التي تسمح بالاستدلال على المعلومات حول الجدري من الدراسات التي أجريت على أقاربها المصابون بالحيوانات في شجرة التطور الفيروسي. هناك عدد قليل من الأعضاء الأكثر أهمية في أورثوبوكس تشمل الأسرة:

فاريولا الفيروس: هذا هو الفيروس المسؤول عن الجدري في البشر. الاسم ، الذي استخدم لأول مرة لوصف المرض بدلاً من الفيروس ، مشتق من الكلمات اللاتينية فاريوس (يعني "رصدت") و فاروس (تعني "البثرة") ، وقد تمت صياغتها في القرن السادس في سويسرا 37. في وقت لاحق ، سيستخدم الأطباء الإنجليز المصطلح البثورعلى أساس الكلمة بوك (تعني "كيس") لوصف الأمراض التي تسبب نفس القروح البارزة مثل الجدري 38. التعيين صغير جاء في القرن الخامس عشر ، عندما كان من الضروري تمييز المرض عن "الجدري الكبير" - الزهري. الفيروس له نوعان ، يسمى رائد و تحت السن القانوني، بناءً على معدل الوفيات لكل سلالة. الشكل الكلاسيكي للجدري هو سبب خامسا الكبرى، في حين قاصر تم التعرف عليه من خلال الدراسات الوبائية في القرن العشرين 39. المتغيرات الجغرافية لكليهما خامسا الكبرى و قاصر موجودة أيضا.

لقاح فيروس: بسبب فاريولا من الخطورة جدًا التعامل معها (تتطلب شروطًا صارمة للسلامة البيولوجية) ، الكثير مما نعرفه عن فيروس الجدري يأتي في الواقع من العمل في لقاح، وهو فيروس جدري يصيب عدة حيوانات مختلفة بما في ذلك الماشية 39. يتضمن ذلك فيروس جدري البقر الذي استخدمه جينر في تجارب التطعيم التاريخية (انظر القسم التاريخي).

الطوب القاتل

فيروس الجدري.

لاحظ الباحثون لأول مرة فيروسات الجدري تحت المجهر في نهاية القرن التاسع عشر. يمتلك الجدري مظهرًا شبيهًا بالطوب 39 ، وهو أكبر بكثير من العديد من الفيروسات. تتكون جينومات فيروسات الأورثوبوكس من DNA وليس RNA 39. نظرًا لأن بوليميريز الحمض النووي أقل عرضة للخطأ من بوليميريز الحمض النووي الريبي ، فإن هذه الميزة لها نتائج سريرية مهمة لمعدل الطفرات (نناقش أدناه). قم بالتكبير ويمكن للمرء أن يرى أن بنية الطوب تتكون من ثلاثة مكونات متميزة: (1) "لب" داخلي يحتوي على الحمض النووي والبروتينات المرتبطة به ، (2) غلاف بروتيني يشكل الغشاء الخارجي ، و (3) بلازما غشاء مشتق من الخلية التي خرج منها الفيروس. لا يحتوي الفيروس دائمًا على مكون الغشاء الخارجي. في بعض الأحيان ، بدلاً من التبرعم ، تتفكك الخلية المضيفة ويخرج الفيروس مرتديًا طبقة البروتين الخارجية فقط.

رسم تخطيطي لفيريون الجدري.

في حين أن هذه الفيروسات "غير المغلفة" لا تزال تمثل مشكلة ، فإن عدم وجود غشاء مشتق من الخلايا له آثار مهمة في التسبب في المرض والتحصين 39.

دورة حياة فيروس الجدري

تشبه الدورة التي يتكاثر بها فيروس الجدري الفيروسات الأخرى. أولاً ، تخترق فيريون حرة الطفو غشاء الخلية لخليتها المستهدفة. تعتمد مدى كفاءة الفيروس في اختراق غشاء المضيف على ما إذا كان مغطى بغشاء بلازما 39 أم لا. يمكن أن تدخل فيريونات الجدري ذات الغلاف الخارجي الغشائي إلى الخلية المضيفة بسهولة أكبر ، ونتيجة لذلك ، تكون أكثر عدوى.

بمجرد دخول فيروس الجدري ، مثل فيروس نقص المناعة البشرية ، يزيل غلافه الخارجي ويبدأ في التكاثر. ومع ذلك ، نظرًا لأن جينومه مصنوع من الحمض النووي ، يمكن لفيروس الجدري نسخ نفسه في السيتوبلازم على عكس فيروسات الحمض النووي الريبي التي يجب أن تدخل نواة مضيفها. يولد فيروس الجدري نسخًا من البروتين والحمض النووي ، ويعيد الاتحاد إلى فيريون وظيفي ، ثم ينطلق من الخلية المضيفة ، مما يؤدي إلى تدميرها نتيجة لذلك. تبدأ الدورة من جديد حيث تستمر الفيروسات الصادرة حديثًا في إصابة الخلايا الأخرى.

دورة حياة الجدري.

أعراض مرضية

حتى بعد إصابة فيروس الجدري بمضيف ، لم تظهر أي أعراض في الأسبوعين الأولين 41. يعد هذا وقتًا خطيرًا بشكل خاص حيث يمكن لكل شخص مصاب بصمت أن يصيب 10 إلى 15 آخرين ، والذين ما لم يتم عزلهم ، يذهبون لإصابة 10 إلى 15 آخرين بأنفسهم 41. يبدو الفرد المصاب في البداية ويشعر أنه بخير لأن الفيروس لم يبدأ بنشاط في التكاثر وإلقاء النسخ المنسوخة منه في جميع أنحاء الجسم. بمجرد أن يبدأ هذا الانتشار بشكل جدي ، يبدأ الفرد المصاب في تجربة أعراض تشبه أعراض الأنفلونزا. مثلما يبدو أن المريض يتحسن ، يتطور طفح جلدي رهيب ، خاصة على الوجه 41. يتفاقم الطفح الجلدي ، ويصبح نتوءات مملوءة بالصديد تتقشر في النهاية ، تاركة الندوب المحفورة التي تعتبر السمة المميزة للجدري 41.

أقل وضوحا - بل وأكثر خطورة - هي القرح التي تظهر داخل حلق وأنف الشخص المصاب. عندما تموت خلايا الجلد التي تحتوي على الفيروس ، فإنها تطلق الفيروس في اللعاب المجاورة والممرات الهضمية. عند هذه النقطة ، يصبح لعاب الفرد معديًا وقادرًا على نشر الفيروس عن طريق السعال إذا لم يتم اتخاذ الاحتياطات 39. كما يتحرر الفيروس من حدود القرحة ، ويتحرك في جميع أنحاء الجسم عبر قناة الجهاز الهضمي ليصيب أي عضو يتلامس معه. وكلما زاد عدد الأعضاء التي يتسلل إليها ، كان ذلك أسوأ بالنسبة للمريض. ببساطة ، الفيروس يغمر الجسم ويقتل خلايا أجهزة أعضاء متعددة.

الانتقال

كما لوحظ أعلاه ، يحدث انتقال فيروس الجدري الجدري حصريًا من إنسان إلى آخر بدون وسيط حشري أو خزان حيواني يحتوي أيضًا على الفيروس. ينتشر بشكل رئيسي من خلال الهباء الجوي عندما يسعل الأفراد المصابون جزيئات مخاطية مصابة بالجدري 42. بمجرد الإصابة ، يصبح المرضى معديين فقط بمجرد ظهور الطفح الجلدي ويظل معديًا حتى مع ظهور قشرة الطفح الجلدي 42. يمكن أن تتجمع القشور المتساقطة التي تحتوي على جزيئات فيروسية نشطة على ملاءات الأسرة أو الملابس ويجب أن تخضع لإجراءات التطهير المناسبة 42. في أشد خامسا الكبرى، غالبًا ما يكون المصابون عاجزين ، وبالتالي يمكن التقليل من انتقال العدوى طالما تم تقليل التعرض من قبل الأفراد الأصحاء إلى 42 على الأقل. ومع ذلك ، في حالة قاصرتكون الأعراض خفيفة لدرجة أن المصابين قد ينشرون الفيروس بسهولة خلال مرحلته المعدية 42.

العلاج من الإدمان؟

أحد الأسباب الرئيسية التي تجعل تفشي مرض الجدري مميتًا للغاية هو عدم وجود علاج معروف من تعاطي المخدرات. يمكن تخفيف أعراض مثل الحمى والصداع بالأدوية التقليدية مثل الأسبرين ، لكن الفيروس نفسه لا يمكن أن يقتل بأي دواء في ترسانتنا الطبية الحالية. ومع ذلك ، قد تكون العلاجات الأكثر فعالية في الأفق. Cidofovir ، مثبط بوليميريز DNA فيروسي يستخدم لعلاج الفيروس المضخم للخلايا (CMV) في مرضى الإيدز ، ثبت أنه يقتل فيروس الجدري في الدراسات المختبرية 43،44. ومع ذلك ، يجب حقن المركب عن طريق الوريد ويسبب تلفًا في الكلى بالتركيزات الكبيرة المطلوبة لاختراق الخلايا المصابة بالجدري 44. حاليًا ، يعمل العلماء على إعادة صياغة الدواء في نسخة أقل سمية. حتى ذلك الحين ، يظل التطعيم هو الحماية الأساسية ضد الجدري. لتقدير تأثير التطعيم على استئصال الجدري بشكل كامل ، يجب علينا أولاً الخوض في بعض التاريخ….

أصول الجدري

فرعون رمسيس.

ظهرت أقدم سجلات للجدري من مجموعات المتاحف بما في ذلك المومياوات التي يرجع تاريخها إلى 1570 إلى 1085 قبل الميلاد. 44 من هذه العينات ، خلص العلماء إلى أن رمسيس الخامس (ملك فرعون شاب توفي في أوائل الثلاثينيات من عمره) مات على الأرجح بسبب الجدري 45. مع هذا المرض والحرب الأهلية في عهده ، لا يبدو عجبًا أنه مات صغيرًا! أثبتت الحضارات القديمة الأخرى أنها أكثر حظًا. في الواقع ، على الرغم من أن القضاء العالمي على الجدري كان يجب أن ينتظر التقنيات الحديثة التي تسمح بإنتاج لقاح على نطاق واسع ، فقد عرف الجنس البشري منذ آلاف السنين أنه من الممكن حماية نفسه من الفيروس. يأتي الدليل الصارخ على ذلك من شبه القارة الهندية ، حيث تحتوي النصوص الطبية من عام 400 م على ما قد يكون وصفًا لإجراء التطعيم المبكر 46:

خذ سائل البثرة على ضرع البقرة أو على الذراع بين كتف ومرفق جسم إنسان على طرف رمح ، ورم معه الذراعين بين الكتفين والمرفقين حتى يظهر الدم. بعد ذلك ، بخلط هذا السائل مع الدم ، ينتج عن ذلك حمى الجدري.

إذا كان هذا الحساب صحيحًا ، فيبدو أن الأطباء الهنود اكتشفوا
القوة الوقائية لجدري البقر ألف سنة أو أكثر قبل أن تعرف في الغرب 47.
بالتأكيد ، تم التعرف على الأعراض السريرية للمرض من قبل هؤلاء الأطباء الأوائل ، كما هو موضح في مقاطع مثل:

قبل [جدري] يظهر ، تحدث حمى ، مع ألم في الجسم ، ولكن بشكل خاص في الظهر. . . . عند اختلال العصارة الصفراوية ، في هذا المرض ، يشعر بألم شديد في المفاصل الكبيرة والصغيرة ، مع سعال ، وفتور اهتزاز ، وجفاف الحنك والشفتين واللسان مع العطش وعدم الشهية. البثور حمراء وصفراء وبيضاء ويصاحبها ألم حارق. هذا النموذج ينضج قريبا. . . . عندما يختل الهواء والصفراء والبلغم ، يصبح لون الجسم في هذا المرض أزرق ويبدو الجلد مرصعًا بالأرز. تصبح البثور سوداء ومسطحة ، وتنخفض في الوسط ، مع الكثير من الألم. تنضج ببطء. . . يتم علاج هذا النموذج بصعوبة كبيرة ، ويسمى Charmo أو Fatal form 48.

في الواقع ، يبدو أن المرض كان معروفًا جدًا في الهند لدرجة أن إلهة هندوسية للجدري تدعى سيتالا تم تكريمها في العديد من المناطق 49. كانت المنكوبة تصلي إلى سيتالا لتخليصهم من المرض ، مستخدمة قطرات من ماء الخلود التي قيل إنها تحملها معها الخمسين. كانت إحدى الطرق التي يبجل بها كهنة البراهمة سيتالا هي السفر في الريف كل ربيع ، وتلقيح القرويين ضد الجدري بينما هم في سن 51.

جينر وباستور: ولادة التطعيم

إدوارد جينر.

لن يأتي تطوير الممارسات الطبية في الغرب مقارنة بإجراءات الهند حتى نهاية القرن الثامن عشر عندما أبدى الطبيب الإنجليزي إدوارد جينر ملاحظة رائعة في موطنه الأصلي 52. تحمل خادمات الألبان في المزارع المجاورة آفات جدري البقر ، لكن لم يصبحن أبدًا بالجدري: يبدو أنهن محميات من الفيروس البشري 52. يتساءل جينر عما إذا كان يمكن تكرار هذه المناعة ، فقد قام بحقن مساعد صغير بالقيح من آفة جدري البقر من إحدى خادمات اللبن ، ولاحظ أن الصبي طور مقاومة للجدري بعد ذلك 52. سمى جينر اكتشافه مصل (بعد كلمة فاكا اللاتينية ، وتعني "بقرة") رغم أنه لم يفعل

خادمة مصابة بجدري البقر.

فهم كامل لماذا عملت 52. التفسير الكامل سينتظر النظريات الحديثة في علم المناعة ، على الرغم من أن تقنية جينر ، التي صقلها لويس باستير لمكافحة داء الكلب ، ستصبح مؤثرة للغاية.

التطعيم ينطلق

أصبح التطعيم منتشرًا بشكل متزايد خلال النصف الأول من القرن العشرين على الرغم من أنه لم يتم على نطاق واسع بما يكفي للقضاء على الجدري. حتى في بلدان مثل إنجلترا ، حيث أصبح المرض غير شائع ، نشر الأفراد المصابون من إفريقيا سلسلة من الحالات في عام 1962 ، ولم يكن هناك سوى طفرة سريعة في اللقاحات التي حالت دون تفشي وباء كامل. ومع ذلك ، يمكن أن تسبب التطعيمات ضررًا أيضًا ، مما يؤدي إلى ردود فعل سلبية شديدة لدى بعض الأفراد. لتجنب الاضطرار إلى التفاوض بشأن هذا التوازن الدقيق بين فوائد التطعيم وأوجه قصوره ، يجب القضاء على المرض تمامًا 53.

ملصق حملة التطعيم.

استئصال عالمي

لا شك في أن هذه الحاجة إلى حل دائم دفعت بحملات التطعيم 1950-1958 في أمريكا الجنوبية وأمريكا الوسطى ومنطقة البحر الكاريبي ، لتكمل الجهود السابقة التي دفعت الحالات في الولايات المتحدة إلى الأرقام الفردية 53. بناءً على هذا النجاح ، أطلقت منظمة الصحة العالمية حملة عالمية في عام 1959 ، على الرغم من أن الجهود لم تكثف حقًا حتى عام 1967 لمواجهة تحدي المهمة 53. في هذه المرحلة ، تم إنشاء شبكات إمداد متسقة ، بالإضافة إلى أنظمة مراقبة مكثفة في العديد من البلدان بحيث يمكن تأكيد فعالية حملة التلقيح بمرور الوقت 54.

إبرة متشعبة.

إلى جانب هذه المنظمة ، ساعدت التطورات التكنولوجية أيضًا في هذه الحملة. كان أحدهما هو الإبرة المنقسمة (الموضحة على اليمين). بدلاً من حقنة قياسية تثقب الوريد ، استخدم القائمون بالتحصين جهازًا بسيطًا تم تطويره في الستينيات من قبل شركة الأدوية ويث لابوراتوريز. تم غمس هذه الإبرة على شكل حدوة حصان في اللقاح ثم نقرها برفق على جلد المريض لعمل سلسلة من الثقوب الصغيرة. في حركة نكران الذات ، سمح ويث باستخدام الإبرة دون فرض رسوم على براءات الاختراع. إلى جانب سهولة استخدامها ، تتمتع الإبرة المنقسمة أيضًا بميزة إعادة الاستخدام: شريطة تعقيمها ، يمكن لكل أداة تطعيم مئات الأفراد 55. بالإضافة إلى توفير الإبر ، كان ويث يصنع لقاح Dryvax الجدري المستخدم خلال حملة الاستئصال 56.

خلال الحملة ، كان العاملون الميدانيون يجوبون الكرة الأرضية ، ويوزعون اللقاح ، ويتحكمون في تفشي المرض. لاقت جهودهم نجاحًا في النهاية ، حيث تم تسجيل آخر حالة إصابة بالجدري في الصومال في عام 1977. ظهرت حالة شاذة أخرى في عام 1978 عندما نجت سلالة من أحد المختبرات في إنجلترا ، ولكن إلى جانب ذلك ، لم يتم الإبلاغ عن أي إصابات أخرى. في عام 1980 أعلن المرض منقرض 57-59.

انتصار للصحة العامة: القضاء على الجدري!

قبل استئصاله ، كان التطعيم ضد الجدري يتم باستخدام سلالات معطلة من فيروس اللقاح. ومع ذلك ، لم يتبق الآن سوى مخزونات صغيرة من اللقاح وليست متاحة للتوزيع على نطاق واسع. عادة ، يتم الآن تلقيح الباحثين في المنشآت ذات الإجراءات الأمنية المشددة ضد الجدري 60،61. على الرغم من المخاوف بشأن الحرب البيولوجية المستقبلية ، فإن معرفة أن اللقاح له آثار جانبية هي حجة رئيسية ضد إعادة إنشاء لقاح ضد الجدري على نطاق واسع استعدادًا لهجوم الإرهاب البيولوجي. عادة ما تؤدي هذه المضاعفات إلى ظهور طفح جلدي أو ، في الحالات الأكثر شدة ، موت الأنسجة القاتل. في حين أن مسؤولي الصحة يتوقعون أن 1-2 فقط من كل مليون تم تطعيمهم سيموتون بالفعل من مثل هذه المضاعفات ، فإن المخاطر لا تزال كبيرة للغاية لإعادة التطعيم على نطاق واسع 41،42.

ضحية يعاني من الآثار السلبية للقاح الجدري.

إحياء الجدري؟

يعني وجود سلالات معملية من الفيروس أنه لا يزال هناك احتمال أن يتم إحيائه كسلاح من أسلحة الإرهاب البيولوجي. في حين أنه من المحتمل أن يُفترض أن السلالات المحبوسة في مركز السيطرة على الأمراض في مأمن من مثل هذا الانتهاك ، فإن انهيار الدعم المالي للبحث العلمي الروسي أثار مخاوف من أن الأيدي الخاصة (وغير الودية) يمكن أن تمول الآن العمل في منشآت الأسلحة البيولوجية السوفيتية السابقة 62.

هل هناك فائدة من الاحتفاظ بمخزون الجدري في المختبر؟ يدعي بعض الباحثين أن هذه الإمدادات ضرورية لمزيد من البحث. ومع ذلك ، يبدو هذا مريبًا نظرًا لأن معظم ما نعرفه عن الفيروس يأتي في الواقع من أشكال حيوانية مثل اللقاح. ومع ذلك ، فقد دعم صانعو السياسات الاحتفاظ بعينات من الفيروس البشري. على الرغم من أن منظمة الصحة العالمية قد وعدت بتدمير جميع مخزونات الجدري المتبقية في الولايات المتحدة وروسيا بحلول عام 1999 ، قررت إدارة كلينتون عكس هذه الخطة في الولايات المتحدة ، بدعوى أن العينات كانت ضرورية لأبحاث مستقبلية مضادة للفيروسات ، أو في في حالة عودة الفيروس ، لتطوير لقاحات جديدة 53. ومع ذلك ، فإن المخزونات التي تم إنقاذها لم تولد في الواقع سوى القليل من الاهتمام العلمي ، مع عدم تطوير أدوية أو لقاحات جديدة في السنوات التي انقضت منذ أن تم إنقاذها من تدميرها المخطط 53.

إذن ، إلى أي مدى يمكن أن يكون تفشي المرض مميتًا؟ من المؤكد أن الافتقار إلى التطعيم الحالي يجعل الجدري تهديدًا خطيرًا بشكل خاص ، وبما أن اللقاح لم يعد يستخدم بانتظام في الولايات المتحدة ، فإن مستويات المناعة بين السكان الأمريكيين غير موجودة فعليًا. إلى جانب ذلك ، يعد الفيروس سلاحًا مغريًا لأنه يمكن نموه وتهذيبه بسهولة 53. وبالتالي ، وبسبب هذا التهديد ، لا تزال مزايا وعيوب التطعيم على نطاق واسع قيد الموازنة ، مع بقاء التهديد الحقيقي لتفشي الجدري غير معروف.


تسبب الفيروسات العديد من الأمراض التي تصيب الإنسان. بالإضافة إلى الأنفلونزا وفيروس نقص المناعة البشرية ، تسبب الفيروسات داء الكلب والحصبة وأمراض الإسهال والتهاب الكبد وشلل الأطفال وقروح الزكام وأمراض أخرى (انظر شكل أدناه). تتراوح الأمراض الفيروسية من خفيفة إلى مميتة. إحدى الطرق التي تسبب بها الفيروسات المرض هي التسبب في انفجار الخلايا المضيفة وتموت. قد تسبب الفيروسات أيضًا المرض دون قتل الخلايا المضيفة. قد تسبب المرض عن طريق تعطيل التوازن في الخلايا المضيفة.

قرحة زكام. تحدث قروح البرد بسبب فيروس الهربس.

تعيش بعض الفيروسات في حالة سبات داخل الجسم. هذا يسمي وقت الإستجابة. على سبيل المثال ، قد يصيب الفيروس الذي يسبب جدري الماء طفلًا صغيرًا ويسبب مرض جدري الماء قصير المدى. ثم قد يظل الفيروس كامنًا في الخلايا العصبية داخل الجسم لعقود. قد يعاود الفيروس الظهور لاحقًا في الحياة على شكل مرض يسمى القوباء المنطقية. في القوباء المنطقية ، يتسبب الفيروس في حدوث طفح جلدي مؤلم مع ظهور بثور (انظر شكل أدناه).

هربس نطاقي. القوباء المنطقية مرض يسببه نفس الفيروس الذي يسبب جدري الماء.

يمكن لبعض الفيروسات أن تسبب السرطان. على سبيل المثال ، يتسبب فيروس الورم الحليمي البشري (HPV) في الإصابة بسرطان عنق الرحم عند الإناث. يسبب فيروس التهاب الكبد B سرطان الكبد. من المحتمل أن يتطور السرطان الفيروسي فقط بعد إصابة الشخص بفيروس لعدة سنوات.

الأنفلونزا

الانفلونزا ، أو الانفلونزا ، هو مرض تنفسي معدي تسببه فيروسات الأنفلونزا. تنتشر الأنفلونزا حول العالم في أوبئة موسمية. ان وباء هو تفشي مرض بين مجموعة من الناس خلال فترة زمنية محددة. كل عام في الولايات المتحدة ، يتم إدخال حوالي 200000 شخص إلى المستشفى ويموت 36000 شخص بسبب الأنفلونزا. يمكن لأوبئة الإنفلونزا أن تقتل ملايين الأشخاص. أ جائحة هو وباء ينتشر من خلال السكان عبر منطقة كبيرة (على سبيل المثال قارة) ، أو حتى في جميع أنحاء العالم. حدثت ثلاثة أوبئة أنفلونزا في القرن العشرين وقتلت عشرات الملايين من الناس ، وكان سبب كل من هذه الأوبئة هو ظهور سلالة جديدة من الفيروس. يمكن إبطال مفعول معظم سلالات الإنفلونزا بسهولة عن طريق المطهرات والمنظفات.

ظهور الأمراض الفيروسية

تسمح وسائل النقل الحديثة لمزيد من الأشخاص والمنتجات بالسفر حول العالم بوتيرة أسرع. كما أنها تفتح الممرات الهوائية للحركة العابرة للقارات لناقلات الأمراض المعدية. أحد الأمثلة على حدوث ذلك هو فيروس غرب النيل، والذي يعتقد العلماء أنه تم تقديمه إلى الولايات المتحدة عن طريق مسافر جوي مصاب. باستخدام السفر الجوي ، يكون الناس قادرين على الذهاب إلى أراض أجنبية ، والإصابة بمرض ولا تظهر عليهم أي أعراض للمرض حتى عودتهم إلى المنزل ، وربما يعرضون الآخرين للمرض على طول الطريق.

في كثير من الأحيان ، تنجم أمراض جديدة عن انتشار مرض موجود من الحيوانات إلى البشر. يسمى المرض الذي يمكن أن ينتشر من الحيوانات إلى البشر أ حيواني المنشأ. عندما يندلع المرض ، اتصل العلماء علماء الأوبئة التحقيق في الفاشية ، والبحث عن سببها. علماء الأوبئة هم مثل المحققين الذين يحاولون حل جريمة ما. المعلومات التي يتعلمها علماء الأوبئة مهمة لفهم العامل الممرض والمساعدة في منع تفشي المرض في المستقبل.

شكلت سلالة قاتلة من فيروس إنفلونزا الطيور تسمى H5N1 أكبر خطر لوباء إنفلونزا جديد منذ أن قتلت البشر لأول مرة في آسيا في التسعينيات. ينتقل الفيروس من الطيور المصابة إلى الإنسان. لحسن الحظ ، لم يتحور الفيروس إلى شكل ينتشر بسهولة بين الناس.

تم اكتشاف العديد من الفيروسات القاتلة التي تسبب الحمى النزفية الفيروسية ، اثنان منها معروضان في شكل أدناه. اقتصر تفشي فيروس إيبولا بشكل أساسي على المناطق النائية من العالم. ومع ذلك ، فقد اكتسبوا اهتمامًا إعلاميًا واسعًا بسبب معدل الوفيات المرتفع و [مدش 23 بالمائة إلى 90 بالمائة و [مدش] اعتمادًا على الإجهاد. يُعتقد أن المضيفين الأساسيين للفيروسات هم من القردة في غرب وسط إفريقيا ، ولكن تم أيضًا عزل الفيروس من الخفافيش في نفس المنطقة.

فيروس الإيبولا (على اليسار) ، وفيروس ماربورغ (على اليمين) ، هما فيروسات تسبب الحمى النزفية التي يمكن أن تسبب فشل العديد من الأعضاء والوفاة.

يتعرض الناس للأمراض الحيوانية المنشأ الجديدة والنادرة عندما ينتقلون إلى مناطق جديدة ويصادفون الحيوانات البرية. على سبيل المثال ، المتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة (السارس) هو مرض تنفسي يسببه فيروس سارس التاجي. تم ربط تفشي المرض في الصين في عام 2003 بمناولة واستهلاك قطط الزباد البرية التي تباع كغذاء في السوق. في عام 2005 ، حددت دراستان عددًا من فيروسات كورونا الشبيهة بالسارس في الخفافيش الصينية. من المحتمل أن يكون الفيروس قد انتشر من الخفافيش إلى الزباد ، ثم إلى البشر.

الإيبولا مرض نادر وقاتل تسببه الإصابة بسلالة من فيروس الإيبولا. يعد وباء الإيبولا عام 2014 هو الأكبر في التاريخ ، حيث أثر على العديد من البلدان في غرب إفريقيا ، بما في ذلك غينيا وسيراليون وليبيريا. ينتشر فيروس الإيبولا من خلال الاتصال المباشر بدم وسوائل جسم شخص مصاب بالإيبولا وتظهر عليه بالفعل أعراضه. لا ينتشر الإيبولا عن طريق الهواء أو الماء أو الطعام أو البعوض.


تقييم الاحتياجات العلمية المستقبلية لفيروس الجدري الحي (1999)

10فهم بيولوجيا فيروس الجدري

كما ذكرنا سابقًا ، تم القضاء على الجدري قبل العصر الحديث للخلية والبيولوجيا الجزيئية وعلم الفيروسات وعلم المناعة. لذلك ، فإن أساسيات تكاثر الفيروس ، ومحددات الفوعة الفيروسية ، والتسبب في المرض ليست مفهومة جيدًا كما هي لمسببات الأمراض الأخرى.

نظرًا لأن فيروس الجدري هو أحد العوامل الممرضة التي يتم تكييفها بشكل فريد لإحداث مرض بشري شديد وواسع الانتشار ، فمن المحتمل جدًا أنه تطور بشكل خاص لإحباط الاستجابة المناعية الفعالة للعدوى. فيروسات الجدري هي أكبر الفيروسات وتنتج العديد من البروتينات غير الضرورية لتكاثر الفيروس ، ولكن يفترض أنها تعزز قدرة الفيروس على التسبب في المرض. لقد بدأ للتو التعرف على الآليات المتعددة التي تستخدمها فيروسات الجدري لتفادي الاستجابات المناعية للمضيف ، والبروتينات الفريدة التي تنتجها هذه الفيروسات ، وتفاعلاتها مع المضيف. مع توسع قاعدة البيانات ، ستصبح الأسئلة حول تفاعلات فيروس الجدري مع الخلايا البشرية والاستجابات المناعية وحول وظائف بروتينات الجدري المنتجة للأمراض أكثر وضوحًا وإلحاحًا. من المحتمل أن توفر القدرة على تحديد التفاعلات بين فيروس الجدري والبروتينات المضيفة رؤى جديدة للجوانب المهمة لجهاز المناعة البشري والتي لن تكون واضحة من دراسات الفيروسات الأخرى.

تفاعلات خلايا الفيروس

تتكيف الفيروسات مع مضيفيها إلى حد كبير من خلال التطور لتتفاعل بكفاءة مع الخلايا المضيفة في بدء العدوى وإنتاج كميات كبيرة من الفيروسات. تنتشر الحرائق إلى أعضاء مختلفة من المضيف وتتسبب في هذه العملية في تلف الأنسجة. تختلف سلالات الفيروس (على سبيل المثال ، الجدري الكبير والجديري الصغرى) في هيمتها.

القدرة على التسبب في مرض قاتل. قد تكون الاختلافات في الفوعة ناتجة عن التغيرات في سرعة تكاثر الفيروس وانتشاره ، وكميات الفيروسات المنتجة ، والقدرة على إتلاف الخلايا التي تتكاثر فيها الفيروسات ، أو القدرة على التهرب من الاستجابة المناعية للمضيف. بالإضافة إلى ذلك ، تم التعرف على الجينات المدارية لنسيج orthopoxvirus في اللقاح الفيروسي وجدري البقر (C7L و K1L و CHOhr) ، وأصبح تكوين الأشكال المتعددة لجزيئات orthopoxvirus مفهومة بشكل أفضل [43 ، 44]. وبذلك يمكن الكشف عن الأساس الجيني لعدوى فيروس الأورثوبوكس. يمكن أن تبدأ إصابة الخلايا البشرية المزروعة في زراعة الأنسجة في تقديم إجابات لبعض الأسئلة التالية:

  • هل يوجد جزيء فريد أو سلسلة من الجزيئات على سطح الخلايا البشرية تجعلها عرضة بشكل واضح للإصابة بفيروس الجدري؟ ما هي الوظيفة الطبيعية لهذا الجزيء؟
  • كيف وبأي ترتيب يتم التعبير عن العديد من جينات الفيروس لإنتاج بروتينات فيروسية؟ هل تؤثر هذه البروتينات على الخلية المصابة من خلال تحفيز النمو ، أو التسبب في الموت ، أو عن طريق تثبيط الموت حتى يتمكن الفيروس من النمو لفترة أطول من الوقت؟ هل يختلف هذا بين الجدري الكبير والجديري الصغرى؟
  • هل يوفر أي من البروتينات الفيروسية أهدافًا محتملة جديدة للأدوية المضادة للفيروسات التي يمكنها منع تكاثر الفيروس دون الإضرار بالخلايا المضيفة؟ قد تشير هذه الأهداف إلى أنواع جديدة من الأدوية يمكن تطويرها لعلاج حالات العدوى الأخرى.

أخيرًا ، بناءً على ما هو معروف عن فيروسات الجدري الأخرى ، من المرجح جدًا أن يساهم تعديل الاستجابات المناعية للمضيف في ضراوة الفيروس. يمكن أن تجعل عدوى خلايا الجهاز المناعي من الممكن تقييم التأثيرات المباشرة على هذه الخلايا ، ويمكن أن يسمح احتضان خلايا الجهاز المناعي البشري بالبروتينات التي تفرزها الخلايا المصابة بتحديد التفاعلات الفريدة المحتملة بين البروتينات الفيروسية ووسطاء الاستجابة المناعية المضادة للفيروسات. يمكن استخدام هذه التفاعلات لتحديد الجوانب المهمة والفريدة من نوعها المحتملة لاستجابة الإنسان للعدوى بالفيروسات.

تفاعلات مضيف الفيروسات

يمكن أن يوفر تكرار فيروس الجدري في أنواع مختلفة من مزارع الخلايا معلومات قيمة حول كيفية إصابة هذا الفيروس بالخلايا البشرية وتأثيرها بشكل واضح. ومع ذلك ، لم يستطع تقديم معلومات حول كيفية انتشار الفيروس عبر المضيف أو كيفية مواجهة الاستجابة المناعية للمضيف.

يمكن حاليًا دراسة الثقافات التي تتضمن عددًا من الخلايا المنظمة في الأنسجة والأعضاء في المفاعلات الحيوية ، وفئران SCID-hu ، ومزارع الطوافة. يمكن أن تسمح هذه الأنظمة للمحققين بالإجابة على بعض الأسئلة التالية:


مناقشة

أثار اهتمامنا بتاريخ لقاح جينر هذه الدراسات. توفر الحسابات المعاصرة [6 ، 7] دعمًا لتكهنات جينر بأن اللقاح ربما نشأ كمرض من مرض الخيول يسمى "الشحوم". أظهر لوي بشكل خاص أن أحد شكلين من الشحوم (أو جدري الحصان) يتميز بتفاعل جدري منتشر ، يوفر الحماية ضد الجدري دون الحاجة إلى المرور عبر الأبقار [2]. يدعم التسلسل الحديث هذه الفرضية بسلالة واحدة معروفة من فيروس الورم الحليمي البشري (HPXV) والتي تشبه إلى حد بعيد كل من لقاحات الجدري الفرنسية القديمة [3] والأمريكية المبكرة [5] ، وتشترك في أصل مشترك مع جميع لقاحات VACV المعروفة [33]. يتم توفير مزيد من الدعم للأصل المشترك من خلال الملاحظة التي مفادها أن موضع I4L في استنساخ Dryvax نادر (DPP17) ، يشفر كتلة من التسلسل وطفرة تغيير الإطارات تشبه إلى حد بعيد الموضع المتماثل في فيروس الورم الحليمي البشري [20]. باستخدام تسلسل الجينوم HPXV [4] ، وشظايا الحمض النووي الاصطناعية ، والطرق الموضحة في مكان آخر [34] ، استخدمنا تفاعلات إعادة التركيب وإعادة التنشيط لإعادة إنشاء هذه السلالة من فيروس الورم الحليمي البشري. This scHPXV resembles VACV in many of its growth properties, although it produces much smaller plaques (Fig 4a) without the secondary plaques associated with extracellular virus, which may partly explain the reduced virulence. Whether the increased infectivity and virulence of VACV reflects two centuries of selection in alternative hosts, including passage in humans, is an interesting question and because VACV-HPXV hybrids are viable (Fig 2), such strains might provide a tool for identifying some of the gene(s) responsible. Of perhaps most interest is the fact that our scHPXV strain generates immune protection against lethal virus challenge (Fig 5), and if the lower virulence in mice reflects better tolerability in humans, it supports further investigation as a vaccine and vector.

The method described here could be adapted to assemble other Orthopoxviruses, and possibly other Chordopoxviruses if the right helper virus(es) and supporting cell lines can be identified. This is timely as poxviruses offer much promise as oncolytic agents [35, 36] and better ways are needed to more rapidly and extensively engineer these agents to provoke potent anti-tumour immune responses ideally using designs based on personalized cancer neo-antigens. These synthetic approaches also provide tools for investigating certain basic features of virus genome structure (for example the mismatched and flip/flop hairpin telomeres) that are still incompletely understood 3–4 decades after they were discovered [37].

That said this is clearly an example of dual use research, and observations like these poses significant challenges for public health authorities. Most viruses could be assembled nowadays using reverse genetics, and these methods have been combined with gene synthesis technologies to assemble poliovirus [12] and other extinct pathogens like the 1918 influenza strain [13]. Given that the sequence of variola virus has been known since 1993 [38], our studies show that it is clearly accessible to current synthetic biology technology, with important implications for public health and biosecurity [34]. Our hope is that this work will promote new and informed public health discussions relating to synthetic biology, stimulate new evaluation of HPXV-based vaccines, and advance the capacity to rapidly produce next-generation vaccines and poxvirus-based therapeutics.


NIAID supports basic, preclinical, and clinical research needed to advance product development for biodefense and emerging infectious diseases. Product development goals in this arena have shifted from a “one bug-one drug” approach to a more flexible strategy that is applicable to a broad spectrum of infectious diseases. Specifically, this broad-spectrum approach is being used to develop products effective against a variety of pathogens and toxins find technologies that can be widely applied to improve multiple classes of products and establish platforms that can reduce the time and cost of creating new products. This is evident in both the treatment and vaccine research NIAID has supported for smallpox, outlined below.

To learn about risk factors for smallpox and current prevention and treatment strategies visit the MedlinePlus smallpox site.


Department of Biology

Today smallpox can only be found in deep freeze inside a few highly secured laboratories, like this one at the CDC in 1980.   Photo by CDC, CC BY

Smallpox was a terrible scourge on humanity, killing hundreds of millions of people over the centuries. But its origin remains obscure. Egyptian mummies from 3,000 to 4,000 years ago, including that of Pharaoh Ramses V, have pox-like skin lesions, but did they have smallpox? Recent genomic evidence puts that in doubt.

Whether or not ancient plagues were truly smallpox, by the 18th century the disease was endemic throughout the world. The widespread introduction of effective vaccination in the 19th century diminished – but did not eliminate – smallpox in the western world, and it persisted in many areas well into the 20th century.

I’m a microbiologist interested in how diseases jump from animals to humans and then evolve. Smallpox raged for centuries but was eradicated 40 years ago. While the idea of completely eradicating a disease has obvious appeal during the current pandemic, differences between the smallpox and SARS-CoV-2 viruses suggest that the path to ending COVID-19 pandemic will not be the same.

Wiping a virus from the face of the Earth

Smallpox is caused by a virus called variola. Although the primary route of infection is inhalation, the characteristic skin pustules are also filled with the virus. As long ago as the 10th century the Chinese knew that a person scratched with the pus from a pox sometimes gained immunity. It was, however, risky as some recipients developed smallpox and died.

This procedure, called variolation, was brought to Europe in the early 1700s. Later that century, English doctor Edward Jenner discovered that inoculation with a closely related virus, cowpox, also conferred immunity to smallpox but was much safer. Called vaccination, after “vacca,” the Latin word for cow, the process has remained essentially the same to the present.

In 1959, the World Health Organization initiated a program to eradicate smallpox worldwide, but the effort didn’t really get underway until 1967.

In 1977, a health care field worker conducts a house-to-house search for possible smallpox-infected inhabitants. Photo by CDC/Dr. Stanley Foster, CC BY

The program’s intensified vaccination efforts employed a new technique called circle vaccination, which consists of surveillance and containment when people in a community came down with the disease, health workers would try to vaccinate all their contacts to stop the spread of the virus.

Containment worked because people infected with the smallpox virus do not pass it on until they exhibit obvious symptoms. This is in contrast to SARS-CoV-2, which can be spread by infected people long before they develop symptoms, if they ever do. Surveillance and containment of cases, which was so successful for smallpox, may be less so for COVID-19 due to its asymptomatic spread.

The last known natural case of smallpox occurred in Somalia in 1977, and in May 1980 the World Health Assembly declared the disease officially eradicated. And that was the end of smallpox in the wild.

Under a magnification of 370,000X, the dumbbell-shaped viral core of the smallpox virus is visible it contains the viral DNA. Photo by CDC/Dr. Fred Murphy Sylvia Whitfield, CC BY

Deducing smallpox’s evolution from its genes

Variola is very different from SARS-CoV-2, the virus causing the current COVID-19 pandemic. The variola genome consists of double-stranded DNA, which is more stable and gets copied more accurately when the virus replicates than do single-stranded RNA genomes, such as that of SARS-CoV-2. Consequently, the rate of genetic change in variola is much lower. Although estimates vary, the evolution rate of the variola genome is at least 15-fold lower than that of SARS-CoV-2.

However, variola’s evolutionary history with humans is far longer than that of SARS-CoV-2 exactly how long is the subject of ongoing research. To reconstruct the evolutionary history of smallpox, scientists need to compare the DNA from virus samples preserved at various times.

After eradication, scientists destroyed all known existing samples of variola except for 571 live samples that had been collected in the preceding 30 years. They’re kept at two secure facilities, one in the U.S. and one in Russia.

Scientists have sequenced genomes from about 50 of these samples. They’ve also isolated variola DNA from a few accidentally preserved human remains. To date, the oldest of these is the mummified remains of a Lithuanian child who died between 1643 and 1665. It’s still unknown whether the pox-like diseases described in ancient texts or observed on Egyptian mummies were actually smallpox.

With viral DNA sequences in hand, scientists can construct genetic family trees by analyzing the small changes – mutations – that accumulated in the genes while the viruses were circulating in the human population.

These studies show that the variola strains that existed in the 20th-century cluster into two groups. One is made up of samples collected from West Africa and South America – an association probably due to the 18th-century slave trade – and the other consists of samples collected from the rest of the world.

Whether using just the DNA from the 20th-century variola strains, or including the viral DNA from the 17th-century Lithuanian mummy, researchers estimate the rate of change of variola strains to be one or two mutations per year. Previous estimates incorporating historical records had been as low as one-twentieth of this rate.

The more rapid mutation rate predicts a few things. It means the available modern variola strains shared a common ancestor only 400 years ago the two great clusters split only between 200 and 300 years ago and strains within the two clusters began to diverge about 100 years ago.

Model phylogenetic tree illustrating how an ancestor, A, could have led to the current two groups of smallpox strains, B and C. It’s possible other strains went extinct (x) and their remains are yet to be discovered. Horizontal lines represent the strain lineages and branch points represent genetic divergence. Loosely based on Duggan et al, 2016 https://doi.org/10.1016/j.cub.2016.10.061, CC BY-ND

When and how did smallpox appear in people?

If the existing variola strains appeared only a couple of centuries ago, that’s clearly inconsistent with reliable historic records of earlier smallpox outbreaks. There are two possible reasons for this discrepancy, both of which may be true.

First, the recent viral strains might have evolved more rapidly than older strains. That is, the estimated evolution rate might not be applicable across the entire history of the virus.

Second, older strains of the virus may have disappeared, leaving no progeny to be collected in the 20th century. The rise of vaccination in the 19th century may have driven these other strains to extinction. That would leave only the one strain that gave rise to the two major groups that then diverged into the modern strains.

So, how did the original strain first make it into the human population?

Variola virus belongs to a family of pox viruses that are widespread among mammals, and most with broad host-ranges. For example, cowpox infects cows, humans, cats, dogs and zoo animals, including the big cats. Variola, however, infects only humans.

At the level of their DNA, variola’s two closest relatives are camelpox, which infects only camels, and taterapox, whose only known host is an African gerbil. One interpretation of this family tree is that these three viruses emerged from a common ancestor, probably with a broad host range, about 3,000 years ago. The three viruses then independently narrowed their host range as they adapted to their new hosts, losing many of the genes that allow pox viruses to infect other host species.

Not all scientists who study the evolution of variola agree with this simplified scheme, arguing that the information gained from the available viral genomes cannot be extrapolated to the timing or the sequence of events that led to the original appearance of variola in people.

Contact tracing is much trickier for a virus like SARS-CoV-2 that doesn’t always cause obvious symptoms in those it infects. AP Photo/Rick Bowmer

Few similarities between smallpox and COVID-19

In addition to the differences between the viruses, the diseases that they cause are also very different, making the techniques used to eradicate smallpox less useful for the COVID-19 pandemic.

Smallpox is highly lethal as many as 30% of people infected with the major form of variola die, but survivors have lasting immunity. In contrast, best estimates put the death rate of COVID-19 at 1% or less, and it is not known if infection produces lasting immunity.

People infected with smallpox do not spread it until symptoms appear, at which point they are so sick as to be bedridden, whereas COVID-19 can be spread by infected people who have no symptoms. Within a community this asymptomatic spread of COVID-19 may account for more than 40% of secondary cases.

Historical records show that less virulent strains of smallpox appeared at various times, a few of which survived into the 20th century. A highly virulent pathogen may lose its virulence over time if rapidly disabling or killing its host limits its rate of transmission. However, because COVID-19 is spread by both asymptomatic and symptomatic people, there would appear to be little advantage for SARS-CoV-2 to evolve to be less virulent.

Surveillance and containment of cases, which was so successful for smallpox, also is less likely to work for COVID-19.

Our best hope is for an effective vaccine to stop the COVID-19 pandemic, just as it stopped smallpox.


الانتقال

Varicella is highly contagious. The virus can be spread from person to person by direct contact, inhalation of aerosols from vesicular fluid of skin lesions of acute varicella or zoster, and possibly through infected respiratory secretions that also may be aerosolized. A person with varicella is considered contagious beginning one to two days before rash onset until all the chickenpox lesions have crusted. Vaccinated people may develop lesions that do not crust. These people are considered contagious until no new lesions have appeared for 24 hours.

It takes from 10 to 21 days after exposure to the virus for someone to develop varicella. Based on studies of transmission among household members, about 90% of susceptible close contacts will get varicella after exposure to a person with disease. Although limited data are available to assess the risk of VZV transmission from zoster, one household study found that the risk for VZV transmission from herpes zoster was approximately 20% of the risk for transmission from varicella.

People with breakthrough varicella are also contagious. One study of varicella transmission in household settings found that people with mild breakthrough varicella (<50 lesions) who were vaccinated with one dose of varicella vaccine were one-third as contagious as unvaccinated people with varicella. However, people with breakthrough varicella with 50 or more lesions were just as contagious as unvaccinated people with the disease.

Varicella is less contagious than measles, but more contagious than mumps and rubella.


Poxviridae

Species demarcation criteria in the genus

The criteria are provisional and reflect the fact that species definitions can be rather arbitrary and reflective of attempts to define natural transmission lineages. Most orthopoxviruses contain a hemagglutinin (HA) and many contain an A-type inclusion protein polymorphisms within these genes distinguish species. Species can be classified by pock morphologies and by ceiling temperature for growth on the chorioallantoic membrane of embryonated chicken eggs. Ecological niche and host range are useful in some cases, but in others ( rabbitpox virus and buffalopox virus) these can be misleading. RFLP analysis of the terminal regions of viral DNA outside of the core of common genes has aided the classification process. Detailed polymerase chain reaction (PCR) polymorphism analysis throughout the entire genome and subsequent genomic DNA sequencing studies have shown all orthopoxviruses to be unique. With genomic sequence analysis, it has become apparent that members of the species Cowpox virus are not monophyletic, as indicated by the different positions of cowpox virus GRI-90 and cowpox virus Brighton Red in the phylogenetic structure of the genus Orthopoxvirus (see Figure 4 below). This is still not reflected in the current taxonomy because the results of a wide-scale genome sequence study to clarify the issue are pending.


شاهد الفيديو: يافوز عاد لوعيه. مسلسل العهد الحلقة 83 (كانون الثاني 2022).