Вирусы и эпидемии в истории мира. Прошлое, настоящее и будущее

Майкл Олдстоун, 2020

С самого возникновения цивилизации человечество сосуществует с невидимыми и смертоносными врагами – вирусами. Оспа унесла больше жизней, чем все техногенные катастрофы и кровопролитнейшие войны XX века; желтая лихорадка не позволила Наполеону создать колониальную империю и едва не помешала строительству Панамского канала. Ученый-вирусолог, профессор Майкл Олдстоун, основываясь на свидетельствах современников ужасных эпидемий и ученых, «охотников за микробами», показывает, насколько глубоко влияние вирусов на жизнь человечества. Вам предстоит узнать истории успеха – о врачах-героях, создавших вакцины от оспы и желтой лихорадки, преодолев бытовые и религиозные предрассудки, и конкуренции между вакцинами от полиомиелита, избавивших людей от страха стать инвалидами. Конечно, есть в книге место и историям продолжающейся борьбы: из-за ошибок бизнеса и властей при сборе донорской крови – со вспышкой гепатита; из-за ложных сведений о том, что вакцина от кори вызывает аутизм у детей, – со страхом и недоверием к медикам и государству. И ученые продолжают бороться с новыми угрозами, которые, появляясь внезапно, словно из ящика Пандоры, напоминают, что мы напрасно воспринимаем здоровье как должное. В формате PDF A4 сохранен издательский макет.

Michael B. A. Oldstone

VIRUSES, PLAGUES, AND HISTORY

Past, Present, and Future

© Oxford University Press, 2020

© Перевод на русский язык. ООО «Издательство АСТ», 2021

© Оформление. ООО «Издательство АСТ», 2021

* * *

Посвящается моей семье: Бетси, Дженни, Бо и Крис, Кэролайн Энн, Эйлин Элизабет, Мадлен Роуз, Фей Анастасии, Рейне Элизабет, Мэрили Кейт; моим коллегам и друзьям, моим 87 сослуживцам и 22 приглашенным исследователям

Не убоишься ужасов в ночи,

Стрелы, летящей днем,

Язвы, ходящей во мраке,

Заразы, опустошающей в полдень.

Псалом 90

Введение

«Единственное, чего нам следует бояться, — это самого страха».

Франклин Делано Рузвельт. Первая иннаугурационная речь

В 1940-х годах, когда я был подростком, меня отправили домой из летнего лагеря, поскольку двое ребят в нем слегли с полиомиелитом. Меня посадили нач карантин, на три недели, прописали постельный режим, и семейный доктор регулярно осматривал меня на дому. Я помню панику моих родителей, их страх, что я могу стать инвалидом, если заболею. Подобные чувства испытывали тысячи других родителей, пока 26 марта 1953 года Джонас Солк не объявил, что ему удалось разработать вакцину от полиомиелита. За одно поколение в США полностью избавились от этого заболевания, и на сегодняшний день оно практически исчезло с лица земли благодаря сотрудничеству всех стран, как на правительственном, так и на частном уровне, а также здравому отношению к научным исследованиям.

В момент написания этих строк, в апреле 2020 года, никто еще не может предсказать, как и когда окончится пандемия COVID-19. Впервые зафиксированный в провинции Ухань в Китае в конце 2019 года, COVID-19 буквально поставил весь мир на колени. Умерли десятки тысяч человек, многократно большее число людей заразились (и в обозримом будущем эти цифры будут продолжать расти). Закрыты предприятия, школы, места религиозного поклонения. Бо́льшая часть населения Земли находится дома на самоизоляции, добровольной или вынужденной. Делается это в надежде на то, что социальное дистанцирование поможет «сгладить кривую» заболеваемости и избежать разрушительной волны инфекций, которая бы создала катастрофическую нагрузку на больницы и системы здравоохранения. Мировой экономике этот кризис, прежде чем он разрешится, обойдется в триллионы долларов, и неизвестно, сколько жизней будет потеряно.

Несомненно, тем не менее что рано или поздно пандемия COVID-19 закончится. Со временем накопленные научные и эпидемиологические изыскания позволят открыть и запустить в массовое производство спасающие жизнь средства лечения и эффективную профилактику заболевания, включая и вакцину. Начинается все, как и всегда в науке, с проблемы (COVID-19 и его катастрофического воздействия на человечество), окончательное решение которой неизвестно. Решение придет в результате успешно воспроизводимых экспериментальных исследований и полученных неопровержимых фактов.

Хотя подчас может показаться, что мы блуждаем в потемках, это не совсем верно. Жизненный цикл вирусов предсказуем. То, что известно науке и медицине о вирусах, появлявшихся до COVID-19, позволяет оценить угрозу, которую несет данная пандемия, и спрогнозировать ее исход. Более того, эти знания дают нам ключ к тому, где и как искать методы лечения этого вируса. В настоящее время не существует лекарства, которое оказалось бы действительно эффективным против инфекции COVID-19. Тем не менее сейчас рассматриваются несколько экспериментальных лекарственных средств и ведется разработка новых препаратов. Этот процесс может показаться медленным, однако современное понимание молекулярной и клеточной биологии, а также биомедицинские технологии позволяют достичь в этой области значительного прогресса. Фундаментальные исследования позволили выделить молекулу белка-рецептора на поверхности клетки для вируса SARS-CoV-2, дающую ему возможность проникнуть в клетку хозяина. Определены и перечислены также все ступени, которые внедряющийся в клетку вирус проходит при репликации, экспансии и исходе из клетки-хозяина вирусного инфекционного потомства, что и вызывает само заболевание. Что касается новых противовирусных препаратов, в настоящее время проходит скрининг экспериментальных лекарств, разработанных на базе публичных и частных банков молекул белка, а на основе кристаллографического анализа вирусных протеинов создаются новые белковые молекулы для развития терапевтических средств.

Подобные энергия и преданность делу уже проявлялись раньше при изобретении противовирусных препаратов, которые сегодня спасают от смерти, опосредованной инфекцией вируса иммунодефицита человека (ВИЧ), и излечивают от гепатита С. Однако COVID-19 — враг коварный. РНК-вирусам, таким как SARS-CoV-2, особенно свойственна высокая частота мутаций, поэтому вполне вероятно, что понадобится целый коктейль активных антивирусных агентов для прекращения пандемии COVID-19 в 2020 году. Даже при наличии противовирусных препаратов, блокирующих и сдерживающих саму болезнь, определенно понадобится дополнительная стратегия борьбы с дыхательной недостаточностью, вызванной этим заболеванием. Дыхательная недостаточность возникает из-за накопления в легких жидкостей и миграции клеток крови, блокирующих поступление кислорода через альвеолярную мембрану. Вирус гриппа, хантавирус и вирус — возбудитель (тяжелого острого респираторного синдрома (SARS)) также создают паталогическую картину инфильтрата жидкости и воспалительных клеток в легкие. Пульмональный портрет этих вирусов создается массированным высвобождением цитокинов — небольших сигнальных молекул иммунных реакций — из инфицированных клеток, что является основной причиной дыхательной недостаточности и в результате получило название «цитокиновый шторма». Идентификация таких молекул в организме пациентов, зараженных COVID-19, поможет прогнозировать, как у них будет протекать болезнь: в тяжелой форме или в легкой, от которой они оправятся без особых проблем. Более того, блокировка цитокинового шторма позволит снизить вероятность смертельного исхода от COVID-19. Лекарства, нейтрализующие воздействие таких цитокиновых молекул, уже существуют, их эффективность проверяется на больных, у которых подтвержден COVID-19.

Главным инструментом предотвращения повторных вспышек COVID-19, как и в борьбе с полиомиелитом (о чем уже упоминалось ранее), станет, конечно, вакцинация. Вакцина вызвала бы иммунный ответ, подобный тому, который возникает у переболевших COVID-19. Иммунный ответ проявляется, когда инфицированный организм начинает вырабатывать специальные клетки-киллеры — T-киллеры, или цитоксические T-лимфоциты (CTL), взаимодействующие с зараженными клетками и уничтожающие их. Параллельно с этим возникает гуморальный иммунный ответ, направленный на создание антител. T-киллеры распознают клетки-фабрики, в которых вирусы размножаются, вступают с ними во взаимодействие и удаляют их, в то время как антитела снижают содержание вирусов в организме, в первую очередь, в плазме крови. Клеточный и гуморальный ответы — это две составляющие адаптивной иммунной системы человека, и они эволюционируют и сохраняют свои свойства уже на протяжении тысяч поколений. Наряду с их только что описанными уникальными защитными свойствами, они вместе с антителами уменьшают количество вирусов, способных инфицировать клетки хозяина, позволяя тем самым T-киллерам реагировать на опасность эффективнее и быстрее. В целом клетки CTL играют главную роль на ранней стадии реагирования на инфекцию, так как они очищают организм от вирусов в течение двух первых недель. В противовес этому антитела, нейтрализующие вирус, обнаруживаются обычно только после полного выведения вируса из организма хозяина, по крайней мере от четырех недель до четырех месяцев после болезни.

Присутствие антител, нейтрализующих SARS-CoV-2, указывает на защищенность пациента от этого болезнетворного вируса. В случае с COVID-19, однако, очень мало известно о продолжительности и надежности приобретенного иммунитета, а также о компонентах вирусных частиц SARS-CoV-2, распознаваемых обеими составляющими иммунной системы. Далее, мутирует ли геном (гены, размещенные в нужном порядке и ориентации) SARS-CoV-2, как геномы ВИЧ и гриппа, или он сохраняется в какой-нибудь части организма инфицированного человека, как вирус лихорадки Эбола? Если это так, иммунный контроль, основанный на существующем ныне строении этого вируса, может быть затруднен. В настоящее время ни в изначально выделенном в Китае геноме SARS-CoV-2, ни в более поздних изолятах не обнаруживаются какие-либо заметные отличия^[1], что позволяет предположить, что столкнуться с такой проблемой нам не придется. Но если мутации SARS-CoV-2 будут иметь биологический (болезнетворный) характер, придется разрабатывать вакцину, эффективную против множества штаммов вируса. Многочисленные мутации генома вируса кори привели к его различным генетическим вариантам, не представляющим, однако, отдельных биологических проблем, поэтому для успешной вакцинации достаточно только одного штамма этого вируса. Эффективная вакцина от полиомиелита, напротив, была окончательно разработана только к 1953 году, после того как было обнаружено, что три штамма вируса независимо друг от друга вызывают заболевание. Первоначально же появление вакцины предполагалось еще в начале 1900-х годов, сразу после выявления вируса полиомиелита.

Рано или поздно COVID-19 будет остановлен, как это случилось с полиомиелитом в 1953 году, с «испанкой»^[2] в прошлом веке, оспой и множеством других болезней, и страх перед этой конкретной пандемией будет преодолен. Люди выйдут из самоизоляции, начнут собираться большими группами, вернутся на учебу и работу. Но мы не можем себе позволить, чтобы не поддающиеся контролю пандемии случались вновь. Мы должны извлечь урок из этого беспрецедентного испытания, чтобы лучше подготовиться к новым вспышкам вирусных заболеваний. Ведь если многовековая борьба человечества с вирусами и научила нас чему-то, так это тому, что эпидемии будут продолжаться.

М. Б. А. О.Ла-Хойя, Калифорния

Примечания

1

На данный момент известно уже семь штаммов: GR, G, GH, O, S, L и V. — Прим. науч. ред.

2

Испанский грипп, или «испанка» — вероятно, самая массовая пандемия гриппа, продлившаяся с января 1918 по 1920 год; число заразившихся превысило 550 миллионов человек. — Прим. изд.