ماذا كشف الحاسوب الخارق عن كورونا؟

ماذا كشف الحاسوب الخارق عن كورونا؟
الحاسوب الخارق (Pixabay)

في ما يلي ترجمة بتصرّف، خاصة بـ"عرب 48"، لمقالِ الكاتب توماس سميث، مؤسس مشارك لـ"Gado Images" ومديرها التنفيذي. يكتب، ويشاور في التكنولوجيا، والخصوصية، والذكاء الاصطناعي، والتصوير المهني.


في وقت سابق من الصيف الحالي، انطلق الحاسوب الخارق "سَمِت"، الموجود في مختبر "أوك ريدج الوطني" في ولاية تينيسي الأميركية، في تحليل بيانات أكثر من 40 ألف جين من 17 ألف عيّنة جينية في محاولة لفهم فيروس كوفيد-19 بصورة أفضل. ويُعد "سَمِت" ثاني أسرع حاسوب في العالم، ومع ذلك، فقد تطلّب إتمام العملية التي تضمّنت تحليل 2.5 مليار توليفة جينيّة، أكثر من أسبوع.

وعندما أنهى "سَمِت" مهمّته، شرع باحثون بتحليل نتائجها. لحظة وصفها الباحث الرئيسي وكبير علماء بيولوجيا الأنظمة المحوسبة في أوك ريدج، د. دانيل جاكوبسون، بـ"لحظة نشوة".

إذ كشف الحاسوب نظرية جديدة حول كيفيّة تأثير كوفيد-19 على جسد الإنسان: فرضية "البرادينكينين". وتُقدّم هذه الفرضية نموذجًا يفسّر العديد من جوانب كوفيد-19، بما يشمل أكثر أعراضه غرابة.

كما وتقترح أكثر من 10 علاجات محتملة له، والتي صادقت إدارة "الغذاء والدواء" الأميركية على العديد منها. ونشر جاكوبسون وفريقه نتائجهم في ورقة بحثية في مجلّة "إي لايف" العلميّة في بدايات تموز/ يوليو الماضي.

ووفقًا لنتائج فريق البحث، تبدأ عدوى كوفيد-19 عندما يدخل الفيروس إلى الجسم عبر مُستقبِلات "إنزيم محول للأنجيوتنسين 2" في الأنف (فالمُستقبِلات التي يُعرف عن الفيروس استهدافها تتواجد بوفرة في الأنف). ومن ثّم يُكمل الفيروس طريقه في الجسد متسللًا لخلايا في مواضع أخرى، والتي تحتوي بدورها أيضًا على "إنزيم محول للأنجيوتنسين 2"، كالأمعاء، والكلى، والقلب. من المحتمل أن يكون هذا مسؤول على الأقل عن بعض أعراض المرض القلبيّة، وتلك المرتبطة بالجهاز الهضمي.

مختبر (Pixabay)

ولكن بمجرد أن يثبّت كوفيد-19 وجوده في الجسم، تبدأ التطوّرات المثيرة للاهتمام حقًا. فبالنسبة لفريق البحث، تُظهر البيانات التي حلّلها "سَمِت"، أن كوفيد-19 لا يكتفي بمجرّد إصابة الخلايا التي تتضمن منسوب مرتفع من مُستقبِلات "إنزيم محول للأنجيوتنسين 2"، بل يخطف عمليًا، أنظمة الجسد ويخدعها لتزيد مُستقبِلات "إنزيم محول للأنجيوتنسين 2" في أماكن تتواجد فيها هذه المُستقبِلات عادة بمستويات منخفضة أو متوسطة، بما في ذلك الرئتين.

بهذا المعنى، فإن كوفيد-19 يُشبه سارقًا يتسلل من نافذة منزلك غير المُغلقة، في الطابق الثاني من العمارة، ويبدأ بنهبه.

ولكن بمجرد دخوله إلى المنزل، فإنه لا يكتفي بسرقة أغراضك، بل يفتح أيضًا جميع الأبواب والنوافذ حتى يتمكن شركاؤه من التدافع والمساعدة في النهب بكفاءة أكبر.

يسيطر "نظام الرينين-أنجيوتنسين" على جوانب عديدة من نظام الدورة الدمويّة، بما في ذلك مستويات مادة كيميائية (حامضية) تُسمى "برادينكينين" في الجسم، والتي تُساعد عادة في تنظيم ضغط الدّم.

ووفقًا لتحليل الفريق، فإنه عندما يتسبب الفيروس باضطراب "نظام الرينين-أنجيوتنسين"، يؤدي ذلك إلى فقدان آليات الجسم المنظّمة لـ"البرادينكينين" السيطرة.

وبالتالي تُنزع حساسية مُستقبِلات "البرادينكينين"، ويتوقف الجسم عن تفكيك هذه المادة بفاعليّته المعهودة.

(عادة ما يحلّل "الإنزيم المحول للأنجيوتنسين"، مادة "البرادينكينين"، ولكن عندما يقوم الفيروس بتقليل الأخيرة، تتوقف نجاعة الأولى في تفكيكها).

ويقول الباحثون إن "لنتيجة النهائية هي إطلاق عاصفة من "البراديكينين"، أي تراكم هائل من "البراديكينين" في الجسم. ووفقًا لفرضية "البراديكينين"، فإن هذه العاصفة هي المسؤولة في النهاية عن العديد من التأثيرات المميتة الناجمة عن كوفيد-19.

ويوضح فريق جاكوبسون في ورقتهم البحثية أنه "من المحتمل أن تكون باثالوجيا كوفيد-19، ناجمة عن عواصف 'البراديكينين' وليس 'السيتوكين'"، أي المادة التي وُجد تأثيرها على مرضى كوفيد-19 في السابق، ولكن "قد تكون (المادتان) مرتبطين بشكل معقد". كانت أوراق أخرى قد حددت سابقًا تراكم "البراديكينين" كسبب محتمل لمُمْرضات كوفيد-19.

ومع تراكم "البراديكينين" في الجسم، فإنه يرفع من منفذية الأوعية الدموية بشكل هائل. باختصار، يجعل الأوعية الدموية "مثقوبة".

وتتماشى هذه النتائج مع البيانات السريرية الجديدة، والتي تنظر بشكل متزايد إلى كوفيد-19 على أنه مرض في الأوعية الدموية وليس تنفسي. لكن لا يزال لكوفيد-19 تأثير هائل على الرئتين.

(Pixabay)

يقول الباحثون إنه عندما تبدأ الأوعية الدموية في التسرب بسبب تراكم "البراديكينين"، يمكن أن تمتلئ الرئتان بالسوائل. ووجد فريق جاكوبسون أن الخلايا المناعية تتسرب أيضًا إلى الرئتين لتسبب التهابًا.

وفي جعبة كوفيد-19، حيلة أخرى بالغة الخُبث. فتظهر بيانات البحث، أن الفيروس، ومن خلال مسار آخر، يزيد من إنتاج حمض "الهيالورونيك" في الرئتين. وغالبًا ما تُستخدم هذه المادة الحمضية في الصابون والمستحضرات لقدرته على امتصاص أكثر من 1000 ضعف وزنه من السوائل. وعندما يمتزج بالسوائل المتسربة إلى الرئتين، تكون النتائج كارثية، إذ يتشكّل منها هلامة مائية (هيدروجيل)، والتي بإمكانها أن تملأ الرئتين لدى بعض المرضى. ووفقًا لجاكوبسون، يُشبه ذلك "محاولة التنفس من خلال حلوى الهلام".

وقد يفسر هذا السبب من عدم نجاعة أجهزة التنفس الصناعي في علاج حالات المرض المتقدمّة لكوفيد-19، بعكس ما توقعه الأطباء في بادئ الأمر بناءً على تجاربهم مع فيروسات أخرى. ويقول جاكوبسون: "إن الحالة تصل إلى درجة لا تعد كميّة الأكسجين التي تُضخ (إلى الرئتين) ذات أهميّة، لأنّ الحويصلات الهوائية في الرئتين يملأها هذا الهيدروجيل. وتصبح الرئتان كبالون ماء". بحيث أنّ المريض يُمكن أن يختنق برغم تلقي دعم تنفسي كامل.

آثار كوفيد-19 القلبية والعصبية

تمتد فرضية "البراديكينين" إلى تفسير تأثيرات عديدة لكوفيد-19 على القلب. ويعاني نحو واحد من كل خمسة مرضى كورونا الذين وصلوا مرحلة الاستشفاء، من أضرار في قلوبهم، حتى لو لم يعانوا من مشاكل قلبية من قبل. من المحتمل أن يكون سبب بعض هذه المشاكل، ناجمًا عن أنّ الفيروس يصيب القلب مباشرة من خلال مُستقبلات "إنزيم محول للأنجيوتنسين 2".

(Pixabay)

لكن "نظام الرينين-أنجيوتنسين" يتحكم أيضًا في جوانب تقلصات القلب وضغط الدم. ووفقًا للباحثين، يمكن أن يؤدّي التراكم الهائل لـ"البراديكينين" إلى عدم انتظام ضربات القلب وانخفاض ضغط الدم، وهو ما يُرصد لدى مرضى كوفيد-19 في حالات كثيرة.

تفسر فرضية "البراديكينين" أيضًا التأثيرات العصبية لكوفيد-19، والتي تعد من أكثر عناصر المرض إثارة للدهشة والقلق. ويعاني من هذه الأعراض (والتي تشمل الدوخة، والنوبات، والهذيان، والسكتة الدماغية) نصف مرضى كورونا الذين يصلون المستشفيات. ووفقًا لجاكوبسون وفريقه، كشفت دراسات التصوير بالرنين المغناطيسي في فرنسا وجود أدلّة في أدمغة العديد من مرضى كوفيد-19، أنها تعرضت لتسريب في أوعيتها الدموية.

يمكن أن يؤدي "البراديكينين"، وخاصّة عندما يكون يتدفق بجرعات عالية، إلى انهيار الحاجز الدموي الدماغي. ويعمل هذا الحاجز في الظروف العادية، مصفاة بين جهاز الدورة الدموية والعقل، إذ يتيح إدخال المغذيات والجزيئات الصغيرة التي يحتاجها الدماغ لتأدية مهمّاته، ويبعد السموم ومسببات الأمراض، ويحافظ على التنظيم المُحكم لبيئة الدماغ الداخلية.

وفي حال تسبب تراكم "البراديكينين" بانهيار الحاجز الدموي الدماغي، فقد يسمح ذلك للخلايا والمركبات الضارة بدخول الدماغ، مما يؤدي إلى التهاب وتلف محتمل في الدماغ، والعديد من الأعراض العصبية التي يعاني منها مرضى كوفيد-19.

وأخبرني جاكوبسون: "إنها لفرضية معقولة أن العديد من الأعراض العصبية لكوفيد-19، قد تكون ناتجة عن زيادة 'البراديكينين'. إذ أُبلغ عن أن 'البراديكينين' من المحتمل بالفعل أن يزيد من نفاذية الحاجز الدموي الدماغي. بالإضافة إلى ذلك، لوحظت أعراض عصبية مماثلة في أمراض أخرى ناتجة عن زيادة 'البراديكينين'".

من الممكن أيضًا، أن تفسر زيادة مستويات "البراديكينين" أعراض كوفيد-19 لشائعة الأخرى. فتأثيرات مثبطات "الإنزيم المحول للأنجيوتنسين"، وهو عبارة عن فئة من الأدوية المستخدمة لعلاج ارتفاع ضغط الدم، لها تأثير مماثل على "نظام الرينين-أنجيوتنسين"، مثل كوفيد-19، إذ تزيد مستويات "البراديكينين". بل أن إشارة جاكوبسون وفريقه في ورقتهم البحثية إلى أن "الفيروس... يعمل عقاريًا كمثبط للإنزيم المحول للأنجيوتنسين"، يعكس بشكل مباشر تقريبًا تأثير هذه الأدوية.

ومن خلال تصرف الفيروس كمثبط طبيعي لـ"الإنزيم المحول للأنجيوتنسين"، فإنّه قد يسبب التأثيرات ذاتها التي قد يعاني منها مرضى ارتفاع ضغط الدم أحيانًا عند تناولهم أدوية خفض ضغط الدم. من المعروف أن مثبطات "الإنزيم المحول للأنجيوتنسين" تسبب سعالًا جافًا وإرهاقًا، وهما من الأعراض المرتبطة بشكل مباشر بكوفيد-19.

(Pixabay)

وقد يرفع أيضًا مستويات البوتاسيوم في الدم، وهو ما لوحظ لدى مرضى كوفيد-19. ويدعي الباحثون أن أوجه التشابه بين الآثار الجانبية لمثبطات "الإنزيم المحول للأنجيوتنسين" وأعراض كوفيد -19، تقوي فرضية "البراديكينين".

ومن المعروف أيضًا أن مثبطات "الإنزيم المحول للأنجيوتنسين" تسبب فقدان حاستي التذوّق والشم، ولكن جاكوبسون، يشدد على أن هذه الأعراض قد تكون ناجمة عن أن الفيروس "يؤثر على الخلايا المحيطة بالخلايا العصبية الشمية"، أكثر من كونها نتيجة مباشرة لتراكم "البراديكينين".

على الرغم من أن نظرية فرضية "البراديكينين" لا تزال حديثة العهد، إلا أنها تفسر العديد من أعراض كوفيد-19 التي يطغى عليها طابع غرائبي. إذ يتوقّع جاكوبسون وفريقه أن تكون الأوعية الدموية المتسربة التي يسببها تراكم "البراديكينين" مسؤولة عن حالات تورم أصابع القدم أو ظهور كدمات عليها كالتي يعاني منها بعض مرضى كوفيد-19. ومن المحتمل أيضًا أن يعبث "البراديكينين" بالغدة الدرقية، مما قد يؤدي إلى ظهور الأعراض المرتبطة بها التي لوحظت مؤخرًا لدى بعض المرضى.

وبالإمكان لفرضية "البراديكينين" أن توضح أيضًا بعض الأنماط الديموغرافية الأوسع لانتشار المرض. لفت الباحثون إلى أن بعض جوانب "نظام الرينين-أنجيوتنسين" ترتبط بالجنس، في ظل وجود بروتينات مُستقبِلات عديدة على الكروموسوم "إكس".

وهذا يعني أن "النساء... تملكن ضعف منسوب هذا البروتين مقارنة بما يملكه الرجال منه"، وهي نتيجة تؤكدها بيانات الباحثين. وخلص فريق البحث إلى أنه يُمكن لذلك أن "يفسر انخفاض معدل الوفيات الناجمة عن كوفيد-19 بين النساء". فمن المحتمل أن يكون هناك شذوذًا في "نظام الرينين-أنجيوتنسين" لدى النّساء، ما يمنحنهن حماية إضافية ضد المرض.

وتوفر فرضية "البراديكينين" نموذجًا "يساهم في فهم أفضل لكوفيد-19. ويضيف تجديدًا إلى الأدبيات الحالية حوله"، وفقًا للعلماء فرانك فان دي فيردونك، وجوس دبليو إم فان دير مير، وروجر ليتل، الذين راجعوا الورقة البحثية. إذ تتنبأ هذه الفرضية بجميع أعراض المرض تقريبا، حتى الأعراض التي ظهرت عشوائية في البداية (ككدمات أصابع القدم)، وتقترح علاجات جديدة للمرض.

ويشير جاكوبسون وفريقه البحثي، إلى أنّ العديد من الأدوية التي حصلت على موافقة إدارة "الغذاء والدواء" الأميركية تستهدف جوانب من "نظام الرينين-أنجيوتنسين"، لعلاج حالات مرضية أخرى. ويمكن الافتراض أنه بالإمكان تطبيقها في علاج كوفيد-19 أيضًا. فالعديد منها، مثل "دانازول"، و"ستانوزولول"، و"إيكالانتيد"، يقلل من إنتاج "البراديكينين" ويمكن أن يوقف تراكمه القاتل. أما البعض الآخر، مثل "إيكتيبانت"، فيقلل من إشارات "البراديكينين" وتستطيع أن تخفف آثاره فور دخولها إلى الجسم.

ألمانيا (أ ب)

ومما يثير الاهتمام أكثر، هو أن فريق جاكوبسون يقترح الفيتامين (د) عقارًا مفيدًا لفيروس كوفيد-19. إذ ينخرط هذا الفيتامين "نظام الرينين-أنجيوتنسين"، وقد يثبت فائدته بتقليل مستويات مركب آخر يُعرف باسم "آر إي إن".

مرة أخرى، قد يردع هذا التأثير تراكم "البراديكينين" القاتل. ونوّه الباحثون إلى أن فيتامين (د) قد أثُبت بالفعل أنه يساعد المصابين بكوفيد-19. ويتوفر هذا الفيتامين بسهولة دون الحاجة لوصفة طبية، ناهيك عن أن 20% من السكان (في الولايات المتحدة) يعانون من نقص في مستوياته في أجسادهم.

وإذا ثبتت فعالية الفيتامين في الحد من شدة عواصف "البراديكينين"، فقد يكون طريقة سهلة وآمنة نسبيًا للتقليل من حدّة الفيروس.

يمكن أن تعالج عقاقير أخرى الأعراض المرتبطة بتراكم "البراديكينين". فعلى سبيل المثال، يمكن أن يقلل عقار "هايموكرمون" من مستويات حمض "الهيالورونيك"، مما قد يوقف الهلاميات المائية القاتلة من التشكّل في الرئتين.

ويمكن أن يحاكي "تيمبيتاسين" الآلية التي يعتقد الباحثون أنها تحمي النساء من اشتداد عدوى كوفيد-19 لديهن. وجميع هذه العلاجات المحتملة هي محض تخمين بالطبع، وسيتطلب الأمر دراستها في بيئة صارمة وخاضعة للرقابة قبل أن يتم تحديد فعاليتها ويُصبح بالإمكان استخدامها على نطاق أوسع.

يبرز كوفيد-19 من حيث حجم تأثيره العالمي والعشوائية الواضحة لأعراضه العديدة. وكافح الأطباء لفهم المرض والتوصل إلى نظرية موحدة لطريقة عمله. وعلى الرغم من أن فرضية "البراديكينين" لم تُثبت بعد، إلا أنها تقدم نظرية لطريقة عمل الفيروس. ومثل كل الفرضيات الجيدة، فإنها توفر أيضًا تنبؤات محددة وقابلة للاختبار للعلاجات. وفي هذه الحالة، عقاقير فعلية يمكن أن توفر الراحة لمرضى حقيقيين.

سارع الباحثون إلى الإشارة إلى أن "اختبار أي من هذه التدخلات الصيدلانية يجب أن يُجرى في تجارب سريريّة فائقة التصميم". أما بالنسبة للخطوة التالية في عمليّة شفاء المرض، فإن جاكوبسون واضح بقوله "علينا نشر هذه الرسالة".

ولن يعالج اكتشاف فريقه البحثي كوفيد-19، ولكن إذا كانت العلاجات التي أشار إليها متوفرة في العيادات، فإن التدخلات الموجهة بفرضية "البراديكينين" قد تقلل من معاناة المرضى بمقدار كبير، وربما تنقذ أرواحًا حتى.