Наука - Встречный пожар

Наука - Встречный пожар

Возвращение смертоносной «испанки»
Чтобы победить птичий грипп еще до того, как он переродится в более опасные для человека формы, ученые спешат возродить угасший вирус, который почти век назад погубил 50 миллионов человек.

Число жертв эпидемии гриппа-испанки, прокатившегося по планете в конце Первой мировой войны, оценивают по-разному: чаще – в 20 млн. человек, в некоторых источниках – до 50 млн. (за четыре года боевых действий погибло, опять же по разным оценкам, от 9,5 до 14 млн.).

Через 79 лет о возможности повторения пандемии заговорили в связи с распространением по всему миру вспышек птичьего гриппа. Новый штамм был впервые обнаружен в Гонконге в 1997 году и назван H5N1, по названиям белков, с помощью которых вирус проникает в клетку, – гемагглютинина и нейраминидазы (цифры обозначают разные версии этих белков). К счастью, птичий грипп пока еще не передается от человека к человеку, а потому список его жертв не перевалил и за сотню. Но не стоит успокаиваться – ситуация может перемениться в любой момент. Чтобы опередить удар, который готова нанести нам природа, вирусологи из Центра профилактики заболеваний (CDC) в Атланте под руководством Терренса Тампи решили реконструировать смертельно опасный вирус испанки.

Примитивный, но смертельный

Одноцепочечная РНК вируса гриппа содержит всего 8 генов. Однако действуют они исключительно эффективно. Когда вирион вводит свою РНК в клетку, его гены захватывают управление биологическими механизмами жертвы и заставляют их воспроизводить вирус многомиллионными тиражами. Вырвавшись из умирающей клетки, новые полчища вирусов повторяют цикл нападения. Рано или поздно подвергшийся нападению организм выявляет опасность и начинает производить антитела, которые распознают и уничтожают интервентов.

Если бы все вирионы были похожи один на другой, грипп растерял бы все свое страшное могущество, однако одно из самых удивительных свойств этого вируса состоит в его способности к быстрым изменениям. Вирус гриппа при размножении копирует свои гены, совсем не заботясь о точности – ошибки совершаются в миллион раз чаще, чем при воспроизведении клеток человеческого организма. БЧльшая часть этих ошибок приводит к появлению нежизнеспособных модификаций. Однако время от времени выпадают комбинации, которые несут с собой заметные преимущества.

Старинная мозаика

Даже слабые штаммы вируса гриппа способны убить людей ослабленных или престарелых, а из-за изменчивости вируса периодически происходят эпидемии, вызванные особенно опасными его разновидностями. Штаммы азиатского гриппа 1957–1958 годов и гонконгского 1968–1969 годов убили от 1 до 4 млн. человек каждый.

Но в единоборстве с человеческой иммунной системой ни один из этих вирусов все равно не мог сравниться с испанкой 1918 года. Значит, именно испанка могла бы послужить лучшей моделью для того, чтобы понять, как же работают по-настоящему опасные вирусы. Проблема состояла только в одном – этот штамм исчез с земли много десятилетий тому назад.

В 1995 году Джеффри К. Таубенбергер, профессор факультета молекулярной патологии в армейском институте патологии в Роквилле, штат Мэриленд, занялся поиском следов этого вируса в останках солдат, умерших во время пандемии 1918 года, в институтской коллекции, состоящей из 3 млн. образцов тканей и собиравшейся еще с 1862 года. В двух случаях его сотрудники обнаружили фрагменты вируса. Подобные фрагменты были обнаружены и в коллекции лондонского Королевского госпиталя. Однако обнаруженные в обоих случаях участки РНК оказались слишком короткими – не длиннее 130 нуклеотидов, в то время как все 8 генов вируса в совокупности состоят из 13 600 нуклеотидов.

Через два года в прессе появились сообщения, что Таубенбергер собрал воедино достаточно генных фрагментов, чтобы убедиться, что имеет дело именно с гриппом 1918 года. Эти новости привлекли внимание 72-летнего пенсионера Йохана Халтина. Еще в 1951 году, во время работы над диссертацией по микробиологии, он обнаружил фрагменты вируса 1918 года в трупах, захороненных в братской могиле на Аляске в слоях вечной мерзлоты. Халтин связался с Таубенбергером и вызвался еще раз съездить на Север. Из братской могилы он эксгумировал тело погибшей от гриппа женщины и вырезал из легких несколько сантиметровых кубиков ткани. В них содержалось достаточно материала для восстановления полного генома вируса испанки.

Теперь полученную цепочку РНК можно было сравнить с уже известными образцами человеческого и птичьего гриппа. В 1918 году штамм гриппа, обычный для популяций птиц, претерпел именно такие мутации, которые сделали его смертельно опасным для человека и дали возможность легко передаваться от больных к здоровым. Какие же изменения в его генной структуре сыграли эту роковую роль?

Первые же результаты показали, что высокая смертность от испанки имеет как минимум два объяснения. Белки в оболочке вируса работают совместно таким образом, что вирус способен поражать клетки очень глубоко в легких. А полимеразы у этого вируса (ферменты, которые отвечают за размножение его РНК) действуют с исключительно высокой скоростью.

Второй путь

Актуальность работы, которая выполняется в лаборатории Тампи, растет с каждым случаем проявления птичьего гриппа – 2006 год открыл счет 15 новыми жертвами в семи провинциях Турции. В любой момент этот вирус может мутировать и освоить фокус с передачей от человека к человеку. Есть и еще один путь к пандемии – обмен генами между различными штаммами; этот процесс называется «реаранжировка». К примеру, фермер-птицевод, уже болеющий обычным гриппом, заражается от своих птиц штаммом H5N1. В клетках, пораженных обоими вирусами, может образоваться вирион со смесью генов от двух штаммов. Если не считать испанки, все крупные эпидемии гриппа в ХХ веке формировались именно так. В случае со штаммом H5N1 гибрид имеет шанс стать «идеальным вирусом», объединив в себе смертоносную силу с воздушно-капельной передачей от человека к человеку.

И поскольку мир еще не сталкивался с этим никогда не существовавшим на земле заболеванием, оно может пронестись над человечеством, не встретив отпора со стороны нашего иммунитета. Для предотвращения этой возможности в CDC работает еще одна лаборатория – под руководством Рабена Дониса. Его сотрудники составляют и анализируют каждую из 128 возможных комбинаций вируса H5N1 с самым ходовым штаммом человеческого гриппа H3N2.

Вполне может оказаться, что ни один из «реаранжированных» штаммов не проявит особой кровожадности, однако любой из них может сыграть роль «биологической бомбы замедленного действия». Можно увидеть мрачноватую иронию в том факте, что службы, созданные для борьбы с биологической угрозой, сами заняты выведением опаснейших пандемических штаммов. Впрочем, такова суть всякой войны.

Как действует вирус гриппа

Белковая оболочка прикрепляет вирион, то есть частицу вируса «в сборе», к мембране обреченной клетки. Вирион выпускает внутрь клетки цепочку РНК – генетический материал вируса. РНК подбирается к ядру, захватывает биохимические механизмы клетки и с их помощью воспроизводит себя самое. Новые цепочки РНК уходят к периферии клетки, соединяются со свежевыработанными белками и формируют новые самостоятельные частицы вируса. Возникшие в результате этого процесса вирионы либо нападают на соседние клетки, либо вместе с каплями мокроты покидают больной организм и ищут новую жертву. В случае реаранжировки – обмена участками РНК двух разных штаммов вируса – может возникнуть гибридный вирус, более опасный, чем любой из его родителей.
Грипп – от птиц к человеку

Грипп вызывают три типа вирусов – А, В и С. Штаммы, относящиеся к типам В и С, чаще поражают людей, а вирусы типа А, в зависимости от штамма, могут заражать и человека, и животных.

Некоторые штаммы способны в результате мутаций преодолевать межвидовые барьеры и вызывать инфекцию более опасную, чем вирусы, к которым в популяции уже выработался иммунитет. Они могут стать причиной пандемии.

Изменения вируса гриппа типа A

1902. Выделен штамм H3N2.
1918–1919. Пандемию «испанки», за 16 недель убившую 20 миллионов человек, вызвал субтип H1N1.
1933. Впервые выделен штамм вируса субтипа H1N1.
1957–1958. Пандемия, вызванная субтипом H2N2, началась на юго-западе Китая, число жертв во всем мире составило более 750 000 человек.
1968–1969. Пандемия гонконгского гриппа (штамм H3N2) убила 700 000 человек.
1977. Пандемия относительно неопасного гриппа, вызванного двумя штаммами, H1N1 и H3N2, началась в Китае, но получила название «русского гриппа».
1997. В Гонконге вирусом «птичьего» штамма H5N1 заразились 18 человек, шестеро из них умерли.
1999. Другой штамм птичьего гриппа, H9N2, выявлен у зараженных детей.
2003–2005. Птичьим гриппом штамма H5N1 заразились 117 человек, умерли 64.
2005, oктябрь. Птичий грипп перебрался в Европу.
Комментарий специалистов

Михаил Супотницкий, Александр Чубенко:

Крики о том, что птичий и человеческий грипп вот-вот скрестятся друг с другом, вызовут пандемию и убьют четверть населения Земли, мягко говоря, преувеличены. Иммунная система человека готова встретить вирус серотипа H5N1: хотя штаммы с гемагглютинином Н5 исключительно редко заражают людей, к нейраминидазе N1 у всех нас есть антитела – как результат прошлых эпидемий и вакцинаций. В арсенале врачей, в отличие от 1918 года, имеются противовирусные препараты, а также интерфероны, гамма-глобулины и другие иммуномодуляторы, укрепляющие иммунитет человека в целом. Вакцины для домашних птиц и для людей из групп риска разрабатывают во всем мире. Накоплены запасы антибиотиков для лечения бактериальных осложнений гриппозных пневмоний. Защититься от птичьего гриппа достаточно просто – не ешьте сырых яиц и полусырых куриных котлет (вирус гибнет при 70⁰С), а если вляпаетесь в главный источник инфекции – птичий помет, помойте руки с мылом. Профессор Хиросимского университета Тайдзо Уда выявил в гемагглютинине вируса гриппа несколько неизменяемых последовательностей аминокислот. Введение в организм полипептидов, копирующих эти участки молекул белков оболочки вируса, может обеспечить стойкий иммунитет к любым штаммам вируса, а антитела к ним – помочь при уже начавшейся болезни. Если такие вакцины удастся изготовить, врачам и ученым не придется постоянно отставать от вируса гриппа на один сезон, как это происходит сейчас.