Наука в фокусе. Взгляд изнутри: на передовой вирусологии - чужие в нас

Компьютерная реконструкция ВИЧ - возбудителя СПИДа. Около 34 млн людей страдает сегодня от этого заболевания

Одни вирусы вызывают заболевания, другие оказывают благоприятное воздействие на здоровье. Они повсюду, но наши знания о них все так же неудовлетворительны, считает Винсент Раканиелло.

Почему вакцины от ВИЧ до сих пор не существует?

С тех пор как в 1983 году синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД) связали с вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), эта болезнь погубила 30 млн человек. Сегодня около 34 млн людей живут с этим заболеванием. Вакцина могла бы остановить пандемию, но до сих пор, несмотря на 30 лет научных исследований, ее так и не разработали. Вакцины от полиомиелита и кори заставляют иммунную систему вырабатывать антитела - крупные белки, связывающиеся с вирусными частицами и мешающие им заражать клетки. Но еще до создания этих вакцин ученые изучали выздоровевших пациентов и выяснили, что антитела важны для защиты организма.

О пациентах со СПИДом мы не располагаем подобной информацией: не известно ни одного случая избавления от ВИЧ силами иммунной системы, не известны пути естественного иммунного ответа, которые можно было бы воспроизвести при вакцинации. Но это не единственное препятствие. Этот вирус отличается невероятным генетическим разнообразием, помогающим ему избегать иммунного ответа организма-хозяина. Еще одна причина: мишенью ВИЧ является сама иммунная система. Уже испробовано немало экспериментальных вакцин, но ни одна из них не смогла защитить людей от СПИДа. Результаты проведенных в Таиланде в 2009 году испытаний показали, что частота заражения среди привитых пациентов была на 31% меньше, чем в контрольной группе. И все же эти показатели недостаточно высоки для регистрации полноценной вакцины.

Новый рывок в погоне за вакциной произошел недавно, с открытием человеческих антител, нейтрализующих почти любую из проверенных разновидностей ВИЧ-инфекции. Если бы удалось создать вакцину, побуждающую организм вырабатывать подобные антитела, можно было бы блокировать размножение любой формы ВИЧ. Таким образом, успех в разработке вакцины против ВИЧ будет зависеть от того, сможем ли мы заставить организм человека вырабатывать эти универсальные антитела. Задача эта не из простых - такие иммуноглобулины встречаются у зараженных людей крайне редко. Но годы исследований не проходят даром, и изучение ВИЧ позволило создать превосходные экспериментальные системы и модели с использованием лабораторных животных. Все это поможет довести концепцию до клинических исследований.

Вирусы - это хорошо?

Могут ли вирусы быть полезны? Да, мы живем в симбиотических отношениях с другими микроорганизмами. 100 трлн бактерий выполняют полезные функции в обмен на проживание в теле человека. Так, кишечная микрофлора помогает формированию иммунной системы, снабжает витаминами и подавляет рост патогенных бактерий. Существование "дружелюбных вирусов" подтверждают эксперименты, в ходе которых мышей заражали латентным вирусом герпеса. Уже в детстве любой человек сталкивается с герпесной инфекцией: после первичного заражения вирус впадает в спящее, или латентное, состояние и активируется определенными факторами на более поздних этапах. Например, "лихорадка" появляется на губах после того, как стресс подталкивает вирус Herpes simplex к "пробуждению".

В эксперименте с мышами инфекция латентным вирусом герпеса вызывала ответ системы врожденного иммунитета, что делало животных невосприимчивыми к таким бактериальным патогенам, как Listeria monocytogenes и Yersinia pestis - возбудители листериоза и чумы. Прежде полагали, что латентный герпес - разновидность патологического состояния. Теперь ученые склонны думать, что это особая форма симбиотических отношений. Есть и другие примеры "благотворных" вирусных инфекций, в частности ретровирус овец, помогающий формированию плаценты. Из мира животных известны и другие подобные явления. Можно заражать животных и изучать последствия. С человеком такой трюк невозможен. В случае с вирусом герпеса и его способностью предотвращать другие инфекции, нам остаются лишь наблюдения и поиск закономерностей. К сожалению, герпес есть практически у каждого, и это серьезно ограничивает наши возможности по оценке воздействия вирусов на другие патогены.

Другие встречающиеся у человека вирусы не столь вездесущи и поэтому представляют потенциальный интерес для изучения зависимости между их присутствием и защитой от иных инфекций. И как только мы будем знать "в лицо" все вирусы человека, можно приступать к изучению их влияния на работу иммунной системы и устойчивость к патогенам.

Сколько всего вирусов бывает?

Пока описано порядка 3 тыс. вирусов, лишь небольшая доля от их общего числа. Более 99,7% вирусов позвоночных до сих пор не открыты! И на первый взгляд, считать вирусы - бесполезное занятие. Но информация о разнообразии вирусов дает ключ к пониманию многих проблем здравоохранения: так, новые вирусные инфекции человека приходят из мира животных, и хорошо бы знать, какие виды несут потенциальную угрозу (например, птицы - носители вирусов гриппа).

Вирусы играют ключевую роль в еще одном эволюционном процессе: они тасуют гены, перенося их от одного организма к другому и между разными участками генома хозяина. Мы могли бы применять их для извлечения из окружающей среды всевозможных загрязнителей. Современные инженеры используют вирусы для создания более эффективных аккумуляторов.

Однажды ученые собрали образцы вирусных геномов из Северного Ледовитого океана, Саргассова моря и прибрежных вод Британской Колумбии и Мексиканского залива. Их сравнение показало, что более 90% последовательностей ДНК ранее не были известны. Все эти пробы брали близко к поверхности океана, а морские глубины, пресные водоемы и организмы водных обитателей скрывают еще больше вирусов. Другие поставщики разнообразия вирусов - атмосфера, земная кора и всевозможные формы жизни. В то же время задача подсчета всех видов вирусов не так неразрешима, как может показаться. Биоразнообразие имеет границы. К тому же ученые обладают мощными технологиями для определения вирусов в клинических и природных образцах. Прогресс в этой области ограничен лишь финансовыми средствами, которые мы готовы затратить на подобное предприятие. Ведь пока космические исследования будоражат умы всего человечества, мир вирусов здесь, на Земле, все еще ожидает своих исследователей.

Автор публикации: Профессор Винсент Раканиелло (Vincent Racaniello) –
вирусолог из Колумбийского университета (США),