Методические материалы, статьи

Эта штука пострашнее СПИДа!

Чем так чрезвычайно опасен вирус «атипичной пневмонии»? Своей способностью быстро меняться. Это вообще свойственно вирусам.
Вспоминается такая легенда — или все-таки история? В конце сороковых годов в каком-то институте шла защита диссертации по вирусам. Соискательница научной степени демонстрировала снимки разных пространственных форм одного вируса, произносила текст своего доклада и вдруг сказала: «Как утверждала еще покойная Гамалея…»
Зал замер. Половина президиума рухнула со стульев. Соискательница удивленно замолчала: она и не подозревала, что почтенный академик сидит рядом с ней в президиуме. Гамалея встал и звучно сказал: «Хотя я, конечно, уже давно не мужчина, но уж никак не женщина, тем более не покойная… Но — к делу. Еще в 1902 году в Париже, в Институте Пастера нами было показано, что именно этот вирус имеет свойство менять свою форму в различных условиях среды…»
Но с вирусом SARS дело обстоит хуже: он меняет не форму, а сигнальные молекулы на своей поверхности, которые и обманывают иммунную систему человека.

«Атипичная пневмония», как она называется в российской печати, или SARS, как именуют эту болезнь на Западе по первым буквам ее научного определения — «severe acute respiratory syndrom» по-английски, — продолжает оставаться в центре мирового внимания. Надежды на быстрое прекращение эпидемии постепенно исчезают. Поначалу многие специалисты думали, что вирус САРС, подобно некоторым другим внезапно появляющимся новым вирусам, постепенно утратит вирулентность, но теперь становится все более вероятным, что он останется в человеческой среде надолго, и самые пессимистичные из эпидемиологов предсказывают даже, что через год-два он распространится повсюду, так что в любом месте, куда бы вы ни убежали, будет существовать вполне реальная вероятность, что ваш сосед окажется носителем вируса.

Распространение новой эпидемии, естественно, сопровождалось газетными комментариями, не всегда, к сожалению, надежными. Мне самому пришлось как-то с удивлением читать, что от САРС погибает «всего каких-нибудь 4 процента заболевших». Позволю себе напомнить, что знаменитая «испанка», тот грипп, которым в 1918 году переболела почти половина тогдашнего населения земного шара и от которого погибли более 20 миллионов, имел среднюю смертность меньше одного процента! В то же время смертность от САРС, по данным на середину мая, составила не «всего 4», а уже 7,5 процента! Так что основания для беспокойства, конечно, есть, и предостережения ВОЗ продиктованы далеко не досужими страхами.

Ситуация пока еще, к сожалению, не стабилизировалась, но первоначальная паника несколько схлынула, и в эту «пору меж волком и собакой» уместно произвести промежуточный обзор: что известно на сегодняшний день об этой новой человеческой напасти, именуемой «атипичной пневмонией»?

Уже надежно известно, что это заболевание относится к вирусным, а так как виновниками всех вирусных заболеваний являются вирусы, что тавтологично, то стоит немного задержаться на особенностях этих странных… не знаю даже, как сказать: существ? частиц? псевдоорганизмов? Дело в том, что всякий вирус — в сущности, случайный гость в этом мире: живет он, собственно, «между мирами», так как он ни жив, ни мертв. В отличие даже от простейшей бактерии вирус не обладает обменом веществ и не может размножаться сам собой, ибо у него, увы, нет нужных для этого механизмов, и поэтому он пользуется для целей своего размножения механизмами организма-хозяина. Вирусов в природе превеликое множество, и к настоящему времени ученые сумели, наконец, навести некоторый классификационный порядок в своих познаниях о них и разделили их на два больших семейства: те, в которых скрыты генетические молекулы ДНК, и те, генетическая молекула которых относится к типу РНК. Первое семейство, в свою очередь, разделяется на два, а второе — на целых четыре класса, и два из последних представляют для наших нынешних целей специальный интерес.

Эти два класса РНК-вирусов интересны для нас тем, что к одному из них относится тот коронавирус, который считается сегодня главным виновником атипичной пневмонии, а во втором классе содержится вирус инфлюэнцы, точнее, гриппа, особенности которого в настоящее время изучены настолько интимно, что могут служить опорой для понимания того, каким образом скромному коронавирусу, этому рядовому инициатору обычных простуд, да и то далеко не всех, удалось превратиться в причину такой серьезной эпидемии, как нынешняя, к тому же совершенно не простудной. Давайте с этого и начнем.

В 1997 году группа ученых под руководством Рейд и Таубенбергера сообщила в журнале «Science», что им удалось частично расшифровать пять генов вируса, обнаруженного в остатках легких солдата, умершего в 1918 году от инфлюэнцы. Причина, по которой эти ученые занялись такой, казалось бы, неактуальной медицинской археологией, состояла в том, что этот солдат был одним из тех 20 с лишним миллионов человек, которые умерли в том же 1918 году в разгул «испанки» — загадочной разновидности гриппа, вызвавшей самую смертоносную в истории человечества пандемию. (Заметим для дальнейшего, что пандемией врачи называют такую эпидемию, которая поражает значительную часть населения в каждом районе земного шара, поэтому нынешняя эпидемия САРС — не пандемия.) Но интерес ученых к останкам неизвестного солдата подогревался к тому же тем, что со времени его гибели и до 1997 года мир пережил еще две пандемии гриппа и несколько эпидемий поменьше, и каждый раз это сопровождалось появлением на свет новой разновидности вируса. В том, что грипп вызывается именно вирусом, уже не приходилось сомневаться: в 1930 году это было впервые доказано для свиней, а в 1933 году — для человека. Но важно было выяснить, как возникают новые разновидности вируса, чем они отличаются друг от друга, какие из них способны вызывать пандемии, а какие — всего лишь эпидемии, и понятно, что изучение вируса, вызвавшего пандемию 1918 года, могло существенно помочь в поиске ответа на все эти вопросы.

И действительно, частично помогло. Результаты 1997 года вместе с сотнями других данных, полученных другими исследователями за минувшие десятилетия, в конце концов сложились в общую картину, которая позволила ученым понять суть тех хитроумных и коварных превращений, благодаря которым вирус гриппа оказывается таким опасным врагом человечества.

Оказалось, что каждая частица такого вируса, или «вирион» — это сфера, образованная двойным слоем молекул жира, под которыми скрывается сфера поменьше, образованная молекулами белков, а внутри нее спрятаны восемь небольших генетических молекул типа РНК, защищенных специальными белками. Снаружи вирион выглядит как покрытый шипами шарик. «Шипы», торчащие из жирового слоя, — это, на самом деле, два типа белковых молекул. Их около шестисот. 500 из них относятся к белкам типа хеммаглютинина (будем обозначать их просто русским Х) и 100 — к белкам типа нейраминидазы (русское Н). Два из восьми кусочков РНК, скрытых внутри шарика, — это гены, выдающие инструкции на производство Х и Н. Еще три кусочка РНК – это гены, отвечающие за белки, обеспечивающие размножение вириона в клетке «хозяина». Три оставшихся кусочка — гены, заведующие образованием всех прочих белков, входящих в состав вириона. Предельно простая конструкция. Но какие она таит в себе, оказывается, возможности!

Прежде всего белки Х, как выяснилось, обладают замечательной (для них) способностью соединяться с поверхностью клеток, выстилающих наши дыхательные пути. В результате начинающихся после этого биохимических реакций содержимое вириона оказывается внутри клетки, гены вириона начинают ту работу, на которую их запрограммировала природа, и вскоре клетка лопается под напором множества образовавшихся в ней новых вирусных частиц. Те, в свою очередь, поражают другие клетки, и конечным итогом этого процесса становится вирусная пневмония. Вообще говоря, от нее не умирают («испанка» 1918 года была исключением: умирали иногда за несколько часов и именно от пневмонии), но она широко открывает легкие многочисленным — и смертельным — бактериальным инфекциям. Однако и от них умирают далеко не все, а выжившие люди приобретают иммунитет к вирусу: в их иммунной системе появляется обширный клеточный «клон», класс одинаковых клеток, обладающих замечательной чувствительностью к тем белковым «шипам» Х и Н, которые торчат на поверхности вириона. Казалось бы, теперь вирусу не пройти повторно через иммунную защиту. Почему же эпидемии и пандемии гриппа все же повторяются раз за разом?

Дело в том, что природа, кроме всего, чудовищно изобретательна. Она не кладет все яйца в одну корзину (те, которые попадают в одну корзину, чаще всего погибают). Она снабдила вирус гриппа (мы сейчас говорим о вирусе типа А, который и вызывает эпидемии и пандемии; есть еще В и С, но они, в общем, мало опасны), так вот, она снабдила его множеством разновидностей Х и Н. На нынешний момент известно 12 разных видов белка Х — три у человека и девять у других животных. Разных видов белка Н известно 9 — два у человека и семь у других животных. В зависимости от того, какое сочетание Х и Н окажется на поверхности вириона, он будет принадлежать к той или иной разновидности вируса. Понятно, что комбинаций из 12 разных видов Х и 9 разных видов Н может быть огромное множество, так что разновидностей «гриппов» тоже может быть огромное множество. И вот тому доказательство. Как показали исследования, пандемия 1918 года («испанка») была вызвана вирусом, на поверхности которого было сочетание Х1Н1. Следующую пандемию, 1957 года («азиатский грипп», который оказался заразнее «испанки»), вызвала разновидность Х2Н2. Затем последовали две эпидемии: «японская» 1962 года и «тайваньская» 1964 года, вызванные разновидностью Х2Н2. В 1968 году по миру прокатилась пандемия «гонконгского» гриппа, и тут уже виновником оказался Х3Н2. А в 1976 году, когда на американской военной базе в Нью-Джерси было обнаружено семь случаев гриппа, все они оказались типа Х1Н1. Была проведена массовая иммунизация, которая, любопытно, оказалась совершенно излишней: болезнь прекратилась сама собой еще раньше, чем закончились прививки.

Почему это любопытно? Потому что вспышку гриппа 1976 года вызвала «старая», уже известная (с 1918 года) разновидность Х1Н1. Человечество, пережившее пандемию «испанки», уже имело иммунитет против этой разновидности вируса (а новые поколения людей получили соответствующую прививку). Зато, если всмотреться в приведенные выше данные, можно увидеть, что всякий раз как появляется новое сочетание Х и Н, оно вызывает пандемию, и теперь это понятно: против него нет иммунитета.

Каким же образом возникают сразу совершенно новые комбинации Х и Н? Увы, это еще одна коварная придумка природы. Представьте себе, что два вируса каждый со своей комбинацией, например, Х1Н1 и Х3Н2, случайно попали в один и тот же организм и даже в одну и ту же клетку. Это значит, что внутри клетки окажутся гены для производства белков Х1, Н1, Х3 и Н2, ведь у вируса гриппа производством каждого из этих белков заведует свой отдельный ген. Понятно, что в этих условиях возникает возможность, что при образовании внутри клетки новых вирусных частиц в какой-то из них случайно окажется новая комбинация генов — не Х1Н1 или Х3Н2, а скажем, Х3Н1. Понятно, что результатом такой «пересортировки» генов окажется появление новой разновидности вируса, произойдет, как говорят, скачкообразный «генный сдвиг». Кстати, это отнюдь не теоретический пример: вирус Х3Н1 был действительно выделен из свиней.

Свиньи, неразборчиво пожирающие что угодно, являются самыми эффективными естественными лабораториями по производству новых разновидностей вирусов. Их так и называют — «биологические миксеры». В организме свиней встречаются друг с другом вирусы гриппа самих свиней, многих птиц, особенно домашних, различных других животных и зачастую людей.

Последнее особенно опасно. Новая, гибридная комбинация генов может придать знакомой человеческой разновидности вируса новые свойства: наличие «человеческих» признаков откроет ей дорогу в организм людей, а наличие свиного или птичьего гена приведет к тому, что прежние защитные иммунные клетки (или белки) организма не смогут его защитить. Вот два тому примера. В 1997 году в Гонконге умер от гриппа мальчик, в организме которого была обнаружена разновидность вируса Х5Н1. Белок Х5 никогда не появляется в человеческих разновидностях вируса гриппа, но он широко распространен в птичьих разновидностях. Случай вызвал большие опасения, но, к счастью, оказался изолированным. А в феврале 2003 года в Голландии началось ползучее, медленное распространение птичьего гриппа разновидности Х7Н7, которая уже поразила сотни тысяч кур, вызвала заболевание более 80 человек (один из них умер) и в настоящее время подползает к границам соседних Бельгии и Германии. Воистину мы живем в окружении гриппа, точнее — множества потенциальных гриппов, и лишь наличие все новых вакцин и других способов защиты спасает нас от повторения 1918 года. Однако в случае САРС дело обстоит несколько хуже.

Первые сведения о начале этой эпидемии поступили в феврале нынешнего года из Гонконга, и сразу 12 лабораторий в различных странах мира начали поиск возможного ее возбудителя. Поначалу исследования, проведенные в Канаде, показали, что им как будто бы является человеческий метапневмовирус, но в последующие недели все следы стали сходиться к новой разновидности коронавируса. Это было поразительно, потому что коронавирусы, хорошо известные как основная причина массовых эпидемий среди животных — коров, быков, кур, индюков, кошек, а также мышей и крыс, у людей ничего, кроме легкой простуды или столь же легких кишечных инфекций, никогда не вызывали. Ясно было, что речь идет о новой, доселе неизвестной разновидности вируса, скорее всего о каком-то гибриде, соединившем в себе гены различных знакомых коронавирусов. Это предположение косвенно подтвердилось, когда удалось полностью расшифровать геном нового коронавируса. Оказалось, что одна часть этого генома подобна геному коронавирусов, вызывающих тяжелую пневмонию у кур, тогда как другая сходна с геномами коронавирусов, вызывающих куриный гепатит и диарею и пневмонию у коров.

Наверное, в этом месте следует навести ясность в этом новом для нас вирусном семействе. Для начала — о названии. Вирион коронавируса выглядит не столько шариком, сколько яйцом, один конец которого окружен пышным венцом, настоящей короной «белковых шипов», потому его и назвали коронавирусом. Первый такой вирус был открыт в 1937 году в результате изучения причин эпидемии инфекционного птичьего бронхита. С тех пор исследователи обнаружили родственные виды вирусов у быков, коров, свиней, лошадей, кошек, собак, индюшек, мышей и крыс.

Первый человеческий (то есть способный жить в организме человека) коронавирус был выделен из носовой полости простуженных людей в 60-е годы ХХ века. До того ученые считали, что все простуды вызываются так называемыми риновирусами, но затем выяснилось, что этим объясняется лишь половина заболеваний, примерно треть остальных, как постепенно выяснилось, вызываются двумя видами человеческих коронавирусов, которые сменяют друг друга в роли главных возбудителей простуды в разные времена года. Но, как уже сказано, оба эти вируса до сих пор считались вполне безопасными, и если наука сегодня знает чуть побольше о коронавирусах, чем до 1937 года, то лишь потому, что другие их виды ежегодно причиняют огромные убытки сельскому хозяйству множества стран. Этим же объясняется тот отрадный факт, что сегодня уже существует много видов довольно эффективных вакцин против различных видов животных коронавирусов, что подкрепляет надежду на возможность создания такой же эффективной вакцины для человека.

Устройство коронавириона сходно с гриппозным: та же жировая оболочка и белковая под ней, генетическая молекула РНК внутри и белковые шипы на поверхности, по которым иммунные защитные клетки быстро и точно распознают противника, если раньше с ним уже встречались. Главное отличие коронавируса от гриппозного вириона состоит разве что в относительной огромности его генетической молекулы (она содержит целых 30 тысяч химических звеньев, сущий гигант среди вирусных РНК) и в сложности процесса его размножения в клетках. У коронавируса не 8, как у гриппозного вириона, а целых 10 генов, и после внедрения вируса в клетку первый и самый большой из этих десяти генов немедленно «берется на станок», то есть на белковопроизводящую машину клетки, рибосому, где по его инструкции производятся многочисленные мелкие белки-ферменты, которые, в свою очередь, запускают в дело другие гены того же вируса, чтобы те наконец выдали «на-гора» инструкции по производству тех белков, которые нужны для построения новых вирусных частиц. Громоздко, сложно, непонятно, но вызывает почтительное уважение.

Возвращаясь к коронавирусам, следует отметить еще, что они очень быстро мутируют и при этом даже несколько небольших мутаций способны порой превратить смертоносную разновидность вируса в безвредную и наоборот. Что касается этих разновидностей, то по сумме всех накопленных данных исследователи разделили коронавирусы на три группы в зависимости от типа генома: в одну группу входят свиные, собачьи, кошачьи и один человечий вирус, в другую — куриный и индюшиный, а в третью — мышиный, крысиный, коровий, еще один свиной и еще один человечий. Данные нынешней эпидемии побуждают дополнить эту классификацию еще одной группой, содержащей загадочного виновника нынешней эпидемии, — коронавирус САРС. Он действительно загадочен. Как уже сказано, многие исследователи считают, что это гибрид, смешанный во внутренностях какой-нибудь курицы или свиньи из Южного Китая, но другие специалисты не исключают, что это просто неизвестный доселе науке естественный вид коронавируса, который мирно дремал внутри какого-то животного, пока случайно не попал внутрь человеческого организма и не увидел, что это хорошо. Если это гибрид, то специалисты совершенно не берутся ответить на вопрос, из каких прежних разновидностей он образовался, а если это не гибрид, то они не берутся сказать, где он раньше дремал и кто его разбудил, кому мешало, что он дремлет. Как бы то ни было, джинн уже вырвался из бутылки, загнать его обратно ученые не обещают, и единственным эффективным способом подавления нынешней эпидемии остается создание вакцины.

Вакцины обычно создаются из тех самых поверхностных белковых шипов вируса или из его обезвреженной (лишенной части звеньев) генетической молекулы. Первый тип вакцин вызывает слабый иммунный ответ, поэтому их нужно усиливать специальными, зачастую вредными добавками, второй вызывает сильный ответ, но опасен сам по себе: кто знает, с каким другим вирусом встретится в организме ослабленная РНК, какими генами с ним обменяется и какой гибридный вирус от этой вакцинации может произойти. А коронавирусы, как оказалось, крайне склонны к гибридизации и часто совершают пересортировку генов с другими коронавирусами.

Главное же — какую вакцину ни создай, ее нужно широко испытать на людях, а на это никто не даст разрешения, пока масштабы эпидемии не достигнут угрожающих размеров. Поэтому параллельно поискам вакцины пробуются и другие пути. Врачи в Гонконге дают больным сыворотку крови людей, выздоровевших от САРСа. Американские генетики пытаются создать молекулу РНК, «дополнительную» по составу к РНК самого коронавируса: сомкнувшись с нею, как вторая часть застежки-молнии, она может помешать вирусной РНК выполнять свою программу. Выдающийся специалист по СПИДу профессор Хо утверждает, что против САРСа могут помочь его знаменитые антиспидовые «коктейли», потому что, по его данным, процесс внедрения коронавируса в клетку аналогичен процессу внедрения в нее вируса СПИДа. И так далее. Поиски идут энергично, и остается надеяться на их быстрый успех. И это пока все, что можно сказать в утешение.

Рафаил Нудельман



См. также:
Получить микрозайм с сервисом ZaimOnline-Ru – легко!
ПРОЕКТ
осуществляется
при поддержке

Окружной ресурсный центр информационных технологий (ОРЦИТ) СЗОУО г. Москвы Академия повышения квалификации и профессиональной переподготовки работников образования (АПКиППРО) АСКОН - разработчик САПР КОМПАС-3D. Группа компаний. Коломенский государственный педагогический институт (КГПИ) Информационные технологии в образовании. Международная конференция-выставка Издательский дом "СОЛОН-Пресс" Отраслевой фонд алгоритмов и программ ФГНУ "Государственный координационный центр информационных технологий" Еженедельник Издательского дома "1 сентября"  "Информатика" Московский  институт открытого образования (МИОО) Московский городской педагогический университет (МГПУ)
http://navlasniochi.com/blog/2014-08 Для вас в нашей организации бондер ингарден предлагаем всем желающим.
ГЛАВНАЯ
Участие вовсех направлениях олимпиады бесплатное
Леса строительные У нас Вы можете купить сварочное оборудование, проверенное временем, в самом востребованном и необходимом ассортименте. Лебедки, тали ручные и электрические, строительные краны на кровлю и в окно и т.п. - это строительное оборудование представлено у нас в полном ассортименте. Изготовители Россия, Болгария, Евросоюз, Китай.

Номинант Примии Рунета 2007

Всероссийский Интернет-педсовет - 2005