У доступному для огляду майбутньому у людства є шанси перемогти рак, інфаркт та інші страшні захворювання. Однак вченим ніяк не вдається зрозуміти, як можна раз і назавжди впоратися зі звичайним грипом. Схоже, він залишиться з нами назавжди
Щорічно на грип хворіє від трьох до п'яти мільйонів чоловік по всьому світу. Смертельні випадки грипу, на жаль, не рідкість (максимальна оцінка - 500 000 смертей на рік). Але для більшості з нас ця хвороба обертається тижнем на лікарняному через температуру і «ломоти в кістках».
Вперше вірус грипу людини був описаний на початку 1930-х років. Однак численні пандемії минулого століття наводять на думку, що їх винуватцем також були різні варіанти цього вірусу. Більш того, знаючи, що більшість хворих знаменитої «іспанкою» 1918 років (50 мільйонів смертельних випадків по всьому світу) молоді люди, можна припустити, що старше покоління було захищене імунітетом, отриманим під час її минулого, не описана епідемії.
Дрейф і шифт: ти - мені, я - тобі
«Сенс життя» вірусу грипу - нескінченне розмноження. Але чим більше разів збільшується геном, тим більша ймовірність появи випадкових мутацій. Зазвичай це заміна лише однієї «букви» в коді, так звані точкові мутації. В результаті кожне нове покоління вірусних частинок хоч ненабагато, але відрізняється від попереднього. З огляду на швидкість мутацій і темпи виробництва вірусних «дітей», не дивно, що кожен рік ми хворіємо на новий різновид грипу. Але так як імунна система знайома з торішнім варіантом вірусу, вона може боротися і з його «нащадками», нехай і дещо менш ефективно.
Безперервна еволюція вірусів грипу називається дрейфом. Але є куди більш хитрий процес під назвою «шифт». В цьому випадку частину своїх генів людський вірус запозичує від «побратимів», які, наприклад, заражають тварин. В такому перемішуванні вірусних геномів важливу роль відіграють домашні птахи і свині, тому що у свиней є і пташиний, і людський варіанти рецепторів, на які прикріплюється вірус. Тобто клітини цих тварин служать місцем зустрічі двох різновидів грипу, які більше ніде в природі перетнутися не можуть.
Тому, якщо свиня випадково заразиться одночасно і пташиним, і людським грипом, обидва варіанти вірусного генома потраплять в одну клітку і при складанні готових частинок об'єднаються в ній випадковим чином. Подібні збіги відбуваються нечасто, і далеко не всі варіанти збірки небезпечні для людини. Але саме так з'явилися віруси, відповідальні як мінімум за три з чотирьох страшних пандемій останнього століття - іспанський грип 1918 року, гонконгський грип 1968 року і російський грип 1977 рік а. Вчені вважають, що свині «подарували» нам і новий небезпечний вірус H7N9, який «навчився» заражати людину в лютому 2013 року. До літа було підтверджено 132 випадки захворювання в Китаї, з яких 43 виявилися смертельними. Однак для того щоб стати по-справжньому небезпечним, вірус повинен вміти не тільки заражати людей, а й передаватися від людини до людини повітряно-крапельним шляхом. Поки H7N9 цього не може.
ЧИТАЛЬНА ЗАЛА
Домашні мікроби
Джессіка Снайдер Сакс. Мікроби хороші і погані. - М .: CORPUS, 2013.
З тих пір як Земмельвайс і Лістер вперше почали стерилізувати руки і хірургічні інструменти, мікроби, що існують у навколишньому середовищі, сприймалися нами майже виключно як загроза нашому здоров'ю.
Тепер ми п'ємо хлоровану воду і користуємося бактерицидними миючими засобами. Будь-яке приготування їжі стало вправою по стерилізації продуктів і кухонного начиння. При цьому всі наші зусилля по знезараженню життя не тільки позбавили нас заспокійливого імунну систему благотворного ефекту нешкідливих бактерій, але і принесли нам лише часткову перемогу в боротьбі з інфекційними захворюваннями.
«Кожного разу, коли ми робимо ту чи іншу поверхню стерильною, ми стаємо жертвами всього, що може на неї потрапити, - стверджує мікробіолог з Рокфеллерівського університету Девід Талер. - Це все одно що зорати поле, але нічим його НЕ засівати і намагатися жити на тих бур'янах, що на ньому виростуть ».
Талер особливо широко відомий (в наукових колах) своїми ідеями про генетичні зміни, задіяних в розвитку клітин і в еволюції видів. Однак в останні роки він зосередив свої інтелектуальні зусилля на ... перегляд наших відносин зі світом бактерій. ... На думку Талера ... нам належить друга неолітична революція, завдяки якій ми перейдемо від полювання на мік Робово до їх одомашнення і навмисного засівання нашого середовища ретельно відібраними штамами і видами.
Таблетки і вакцини: боротьба з привидом
Через те що вірус грипу мутує щороку, вченим дуже складно придумати універсальний засіб, яке однаково добре справлялося б з вірусами різних типів. Але деякі успіхи на цьому фронті є.
«Існують два ефективних препарату проти грипу - таміфлю і реленза, - каже педіатр Центру вродженої патології клініки GMS Федір Катасонов. - Вони вкорочують час хвороби, полегшують тяжкість перебігу і знижують ймовірність ускладнень, якщо лікування розпочато в першу пару днів хвороби. Досить помірною ефективністю володіє ремантадин. Перші два препарати гальмують вивільнення вірусів з клітки, блокуючи роботу нейрамінідази, білка, який відповідає за вихід нових вірусних часток із клітини. Ремантадин гальмує розмноження вірусу після його попадання в клітину. Однак навіть ці препарати не є «чудовими таблетками», в які вірить більшість співвітчизників. «Я, здається, занедужую. Що б мені таке випити? »- це питання я чую по сотні разів за зиму, але відповіді на нього немає. Всі інші «противірусні» кошти і імуномодулятори знаходяться в діапазоні від непотрібних до шкідливих. Ефективність деяких - безглуздих препаратів - ніхто так і не зміг довести. Але є широко рекламовані засоби, які явно втручаються в роботу імунної системи, однак навряд чи це йде їй на користь ».
В майбутньому дослідникам, можливо, вдасться створити ще кілька більш-менш ефективних ліків проти грипу. У цьому впевнений доктор медичних наук, професор, завідувач лабораторією фізіології вірусів ФГБУ НДІ вірусології ім. Д.І. Іванівського МОЗ РФ Микола Каверін: «Більшість вірусних білків різко відмінні від білків клітини. Розробка нових антивірусних засобів на базі речовин, що реагують з вірусними, але не клітинними білками, повинна в найближчі роки дати в руки лікарів ефективні засоби боротьби з грипозної інфекцією. Вже сьогодні широко застосовуються, наприклад, речовини, які блокують роботу вірусної нейрамінідази (занамівір і озельтамівір) ».
Також на ринку вже є ліки, прицільно б'ють по іншим важливим вірусних білків, наприклад по ферменту, який примножує кількість РНК грипу. Такі препарати зазвичай знищують не тільки грип, а відразу кілька різноманітних вірусів, у яких є схожі біохімічні процеси. Ще один шлях боротьби з вірусом - сезонна вакцинація. Через фантастичною здатності грипу видозмінюватися створити щеплення, яка захищала б організм все життя, не вдасться, але знизити ймовірність зараження під час епідемії цілком можна. «Ефективність вакцини досить висока - 75-90%. Щороку в неї входять нові варіанти вірусу (штами), які, як припускають, повинні бути поширені в найближчу сезонну епідемію. За останні 10 років зі штамом не вгадали тільки один раз (в сезоні 2007/2008), але і при цьому захист працював, просто менш ефективно », - зазначає Федір Катасонов.
ІЛЮСТРАЦІЯ
З точністю до атома
Перша в світі повна достовірна модель вірусу грипу A / H1N1 з атомним дозволом, створена в рамках проекту «Зоопарк вірусів» (Viral Park) компанії Visual Science за участю Національного центру біотехнології в Мадриді. Мета проекту - побудова науково достовірних 3D-моделей поширених вірусів людини з максимальною деталізацією. Складність завдання в тому, що жоден з наукових підходів окремо не дозволяє отримати зображення цілої вірусної частинки з дозволом до окремих атомів або хоча б молекул. Сучасні методи дають інформацію про будову крихітних, часто неповних фрагментів або дуже грубі зображення цілої частки. Фахівці Visual Science збирають воєдино дані величезної кількості робіт з молекулярної біології, вірусології та кристалографії вірусів, думки експертів з провідних наукових центрів світу і результати молекулярного моделювання, отримані науковим відділом компанії.
В ході проекту вже створені моделі вірусів лихоманки Ебола, ВІЛ та ВПЛ, які входять в провідні підручники з вірусології та медицині і в презентації нобелівських лауреатів. У найближчі роки «Зоопарк вірусів» поповниться ще 12-15 «мешканцями».
Найчастіше застосовуються так звані трівалентние інактивовані вакцини. Вони складаються або з суміші вірусних частинок, або з суміші вірусних оболонок, або з очищених гемаглютиніну і нейрамінідази. Композицію вакцин розробляють щороку на основі прогнозів ВООЗ про варіанти двох типів грипу А і одного типу B. Роблять так тому, що у людини найбільше поширені віруси грипу А, тип В на другому місці. Є подібні вакцини і в формі спреїв в ніс, вони забезпечують напрацювання імунітету прямо в місці появи «справжнього» вірусу, що підвищує шанси вбити його, поки він не розмножився.
Для того щоб робити релевантні прогнози, спеціальне відділення ВООЗ - Глобальна система спостереження і реагування на віруси грипу (GISRS) - вже півстоліття збирає інформацію про зараження вірусами грипу людини і птахів. Раз на рік організація проводить зустріч з провідними вченими-вірусологами і клініцистами, на якій обговорюються накопичені дані по поширенню певних типів вірусу грипу і розробляється прогноз на наступний рік. За підсумками цієї наради формуються рекомендації, від яких типів вірусу потрібно захищатися в першу чергу і як робити відповідні вакцини.
Частка вірусу A / H1N1 має розмір близько 120 нанометрів. Фото: © 2013 VISUAL SCIENCE
Однак, незважаючи на всі досягнення медицини, вчені загалом сходяться на думці, що остаточно перемогти вірус грипу нам не вдасться, а вийде лише значно його послабити. Схоже, ця хвороба залишиться з людьми, нехай і в формі прикрого несуттєвого (у віддаленому майбутньому) нездужання. Але якщо це виявиться єдиною хворобою людства, то навряд чи хтось буде протестувати.
пандемія
Мутації масового вбивства
Вчені до цих пір точно не знають, як повинен змінитися «звичайний» вірус, щоб перетворитися на вбивцю мільйонів. В одному з експериментів дослідники додали до гемаглютиніну пташиного грипу H5N1, який умів заражати клітини тхора (у цих тварин рецептори, за які чіпляється грип, розподілені майже як у людей), послідовність вірусної РНК, визначальну підвищену заразність грипу птахів. На подив фахівців, «покращений» грип не став більш «злим».
Ще одна причина, по якій щорічні епідемії НЕ викошують половину земної кулі, в тому, що «вдала» для вірусу мутація в одному гені зовсім не означає, що він буде більш заразним. У лабораторіях вчені, які виводять нові віруси для досліджень, нерідко чекають, поки не зміниться кілька вірусних поколінь, і тільки тоді грип «привчається» ефективно заражати своїх господарів. У природі вірусів грипу рідко щастить мутувати в таких хороших умовах, що і пояснює відносно рідкісне поява глобальних епідемій.
Шляхи передачі вірусу грипу в природі. Чорними стрілками показані достовірно встановлені шляхи, сірими - поки ще не доведені. Ілюстрація: ЄВГЕН Тонконог
Життєвий цикл вірусу
Вірус грипу виглядає як кулька розміром близько 0,13 мкм (мікрометр - мільйонна частина метра). Усередині кульки зберігається спадковий матеріал - чи не ДНК, як у людей, а споріднена їй молекула РНК. У типового вірусу грипу таких РНК-хромосом сім або вісім, і вони кодують від 11 до 16 білків, які і відповідають за всю нескладну життя вірусу. Зовні вірусну частку покривають білки, за допомогою яких вірус проникає всередину тваринної клітини. Залежно від послідовності РНК розрізняють три типи вірусів грипу - A, B і С (хоча сьогодні лікарі майже відмовилися від слова «тип»). Найефективніше заражають клітини віруси типу А.
1 Вірус потрапляє в організм людини. Головну роль тут відіграє білок гемаглютинін (НА), який «стирчить» на поверхні частинки. НА чіпляється за особливі рецептори, які є у клітин горла і гортані
2 Вірус обманює клітку і починає активно розмножуватися. Після того як вірусна частка «стати на якір», клітка втягує її всередину себе. Через підвищену кислотність мембрана вірусу руйнується, і його генетичний матеріал вільно виходить в клітинне простір. Але РНК вірусу трохи відрізняється від клітинних РНК, тому в першу чергу загарбник за допомогою спеціального ферменту усуває ці відмінності, заходячи в ядро і роблячи на основі вірусного генома РНК, яку клітинні ферменти беруть за власну. Вони починають синтезувати закодовані в РНК білки грипу, а в клітинному ядрі в цей час проводяться всі нові копії вірусних геномів
3 Нові вірусні частинки залишають знесилену клітку. Вироблені зараженої клітиною вірусні білки і РНК збираються в повноцінні вірусні частинки і виходять з клітини. За відчеплення частинок від клітини відповідає другий найважливіший для вірусу білок під назвою «нейрамінідаза». Покинута клітина незабаром гине від виснаження, тому що все її ресурси пішли на синтез вірусних частинок
Фото: © 2013 VISUAL SCIENCE, Ілюстрація: ЄВГЕН Тонконог
Матеріал опублікований в журналі «Навколо світу» № 2, лютий 2014
Що б мені таке випити?
