فيروسات

يشير مصطلح "الفيروسوم" إلى مجموعة الفيروسات ^{[ 1 ] [ 2 ]} التي غالبًا ما تُدرس وتُوصَف من خلال التسلسل الميتاجينومي للأحماض النووية الفيروسية ^{[ 3 ]} ، والتي توجد مرتبطة بنظام بيئي أو كائن حي أو كائن حي متكامل معين . ويُستخدم هذا المصطلح بكثرة لوصف الميتاجينومات الفيروسية البيئية . توجد الفيروسات ، بما في ذلك العاثيات ، في جميع البيئات، وقد قدمت دراسات الفيروسوم رؤى ثاقبة حول دورة المغذيات ^{[ 4 ] [ 5 ]} ، وتطور المناعة ^{[ 6 ]} ، ومصدر رئيسي للجينات من خلال التحول الليزوجيني ^{[ 7 ]} . كما تم توصيف الفيروسوم البشري في تسعة أعضاء (القولون، والكبد، والرئة، والقلب، والدماغ، والكلى، والجلد، والدم، والشعر) لدى 31 فردًا فنلنديًا باستخدام تقنيات qPCR و NGS ^{[ 8 ] .}

أُجريت أولى الدراسات الشاملة للفيروسات باستخدام تقنية التسلسل الجيني الشامل ^{[ 9 ]} ، والتي يُشار إليها غالبًا باسم علم الجينوم البيئي. في العقد الأول من الألفية الثانية، قام مختبر روهر بتسلسل الفيروسات من مياه البحر ^{[ 9 ] [ 10 ]} ، والرواسب البحرية ^{[ 11 ]} ، وبراز الإنسان البالغ ^{[ 12 ]} ، وبراز الطفل الرضيع ^{[ 13 ]} ، والتربة ^{[ 14 ]} ، والدم ^{[ 15 ]} . كما أجرى هذا الفريق أول تسلسل جيني للفيروسات من الحمض النووي الريبوزي (RNA) بالتعاون مع باحثين من معهد الجينوم في سنغافورة ^{[ 16 ]} . من هذه الأعمال المبكرة، استُنتج أن معظم التنوع الجينومي موجود في الفيروسات العالمية، وأن معظم هذا التنوع لا يزال غير مُحدد ^{[ 17 ]} . وقد دعمت هذه الرؤية مشاريع تسلسل جينومي فردية، ولا سيما عاثيات المتفطرات ^{[ 18 ] .}

بحلول أواخر العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين، أتاحت التطورات في تقنيات التسلسل الجيني إمكانية إجراء دراسة معمقة للفيروسات. ^{[ 19 ]} وقد حظيت فيروسات الأمعاء البشرية على وجه الخصوص باهتمام متزايد نتيجة لهذه التطورات. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

لدراسة الفيروسات، تُفصل الجسيمات الشبيهة بالفيروسات عن مكونات الخلية، عادةً باستخدام مزيج من الترشيح والطرد المركزي الكثافي والمعالجات الإنزيمية للتخلص من الأحماض النووية الحرة. ^{[ 22 ]} ثم تُسلسل الأحماض النووية وتُحلل باستخدام طرق الميتاجينوميات . وبدلاً من ذلك، توجد طرق حسابية حديثة تستخدم تسلسلات الميتاجينوميات المُجمعة مباشرةً لاكتشاف الفيروسات. ^{[ 23 ]}

تُعدّ مجموعة بيانات الفيروسات المحيطية العالمية (GOV) مجموعة بيانات تتكون من تسلسل عميق لأكثر من 150 عينة تم جمعها من محيطات العالم خلال فترتي مسح بواسطة فريق دولي. ^{[ 24 ]}

تُعدّ الفيروسات أكثر الكائنات الحية وفرةً على وجه الأرض، إلا أن التحديات التي تواجه اكتشاف الفيروسات غير المعروفة وعزلها وتصنيفها حالت دون إجراء مسوحات شاملة للفيروسات العالمية. ^{[ 25 ]} وقد استُخدم أكثر من 5 تيرابايت من بيانات التسلسل الميتاجينومي من 3042 عينة متنوعة جغرافيًا لتقييم التوزيع العالمي والتنوع الوراثي وتخصص الفيروسات في عوائلها. ^{[ 25 ]}

في أغسطس 2016، أدى تحليل أكثر من 125,000 جينوم فيروسي جزئي من الحمض النووي، بما في ذلك أكبر عاثية تم تحديدها حتى الآن، إلى زيادة عدد الجينات الفيروسية المعروفة بمقدار 16 ضعفًا. ^{[ 25 ]} استُخدمت مجموعة من الأساليب الحسابية لتحديد الروابط المحتملة بين الفيروس والعائل. ^{[ 25 ]} تم إسقاط معلومات العائل الفيروسي المعزول على مجموعة، مما أسفر عن تحديد العائل لـ 2.4% من المجموعات الفيروسية. ^{[ 25 ]}

ثمّ تمّ الكشف عن نظام المناعة بدائيات النوى CRISPR -Cas الذي يحتوي على "مكتبة" من شظايا الجينوم من العاثيات (الفواصل الأولية) التي سبق لها إصابة العائل. ^{[ 25 ]} تمّ تحديد فواصل من جينومات ميكروبية معزولة تتطابق مع متواليات فيروسية ميتاجينومية (mVCs) لـ 4.4% من المجموعات الفيروسية و1.7% من الفيروسات المفردة. ^{[ 25 ]} تمّ استكشاف فرضية أن جينات الحمض النووي الريبوزي الناقل (tRNA) الفيروسية تنشأ من عائلها. ^{[ 25 ]}

تمت مطابقة الحمض النووي الريبوزي الناقل الفيروسي (tRNA) الذي تم تحديده في 7.6% من عينات الفيروسات المعزولة (mVCs) مع جينومات معزولة من نوع أو جنس واحد. ^{[ 25 ]} تم تأكيد خصوصية تحديد الفيروس المضيف بناءً على الحمض النووي الريبوزي الناقل (tRNA) من خلال مطابقة فواصل CRISPR-Cas، والتي أظهرت توافقًا بنسبة 94% على مستوى الجنس. حددت هذه الأساليب 9992 ارتباطًا محتملاً بين المضيف والفيروس، مما مكّن من تحديد المضيف لـ 7.7% من عينات الفيروسات المعزولة (mVCs). ^{[ 25 ]} كانت غالبية هذه الروابط غير معروفة سابقًا، وتشمل مضيفين من 16 شعبة بدائية النواة لم يتم تحديد أي فيروسات لها سابقًا. ^{[ 25 ]}

تتخصص العديد من الفيروسات في إصابة عوائل متقاربة. ^{[ 25 ]} وقد توجد فيروسات عامة تصيب عوائل من مختلف الرتب التصنيفية. ^{[ 25 ]} معظم تطابقات فواصل CRISPR كانت من تسلسلات فيروسية إلى عوائل ضمن نوع أو جنس واحد. ^{[ 25 ]} ارتبطت بعض الفيروسات متعددة العوائل من رتب تصنيفية أعلى. احتوت مجموعة فيروسية مكونة من فيروسات من عينات فموية بشرية على ثلاثة فواصل ضوئية مميزة بتطابقات شبه تامة مع فواصل في الأكتينوبكتيريا والباسيلوتا . ^{[ 25 ]}

في يناير 2017، احتوى نظام IMG/VR ^{[ 26 ]} ، وهو أكبر قاعدة بيانات تفاعلية عامة للفيروسات، على 265,000 تسلسل فيروسي ميتاجينومي وفيروسات معزولة. وارتفع هذا العدد إلى أكثر من 760,000 في نوفمبر 2018 (IMG/VR الإصدار 2.0). ^{[ 27 ]} وتُعدّ أنظمة IMG/VR نقطة انطلاق لتحليل تسلسل أجزاء الفيروسات المستخرجة من عينات الميتاجينوم.

يشمل الفيروم البشري المجتمعات الفيروسية المتنوعة التي تستوطن الجسم. وقد كشفت التطورات السابقة في تقنيات التسلسل عالي الإنتاجية (HTS) عن معلومات قيّمة حول تنوعها وديناميكياتها التطورية وعمليات اندماجها في الجينوم. مع ذلك، ونظرًا لضعف تقنيات التسلسل المستخدمة سابقًا، ظل التركيب الجيني وتنوع الفيروسات المستوطنة في الأنسجة غير موصوفين بدقة، مما أعاق فهم أدوارها في إمراضية الفيروسات وتطورها. في عام 2024، أجرت دراسة للفيروم فحصًا للفيروسات المستمرة في أعضاء متعددة لدى أفراد توفوا لأسباب غير فيروسية، وكشفت الدراسة أن التسلسلات الفيروسية محفوظة بدرجة عالية داخل كل شخص، مما يشير إلى استمرارها من سلالات سائدة واحدة. وقد أوحى ازدياد التنوع الفيروسي في حالتين بأن إعادة التنشيط قد تؤثر على هذا التباين. كما حددت الدراسة ضغوطًا انتقائية من المضيف وعمليات اندماج غير متوقعة في جينوم الفيروس، بما في ذلك اقتطاعات فيروس MCPyV وروابط جديدة بين فيروس الهربس 6B والحمض النووي للميتوكوندريا، حتى لدى الأفراد غير المصابين بالسرطان، مما يوفر رؤى جديدة حول الفيروسات المستوطنة في الأنسجة وتأثيراتها الصحية المحتملة. ^{[ 28 ]}

• مشروع الفيروسات العالمي
• الميكروبيوم البشري
• فيروسات أشجار المانغروف
• عالم الفيروسات