Объясняем детям, как ученые борются с микроскопическими хакерами
Большинство детей хотя бы раз в год переносит острые респираторные вирусные инфекции. При гриппе появляются лихорадка, кашель, насморк, потеря аппетита и пропуски занятий в школе… Ничего приятного, согласитесь. Уменьшить риск заболеть можно с помощью прививок, но ребята часто боятся уколов и не очень понимают, зачем они нужны и как работают.
Эта статья поможет вам объяснить детям, что такое вирусы и как с ними бороться. А еще здесь мы рассказываем 3 вдохновляющие истории о том, как ученые-герои смогли победить самые опасные инфекции.
Что такое вирусы?
Вирусы — самые маленькие существа на планете. Они состоят не из клеток, а из белковой оболочки и молекул ДНК или РНК, в которых хранится инструкция по сборке себе подобных. У вирусов нет собственного обмена веществ, они не запасают и не тратят энергию. Так живые они или нет? Подробнее об этом читайте на ПостНауке .
Поскольку у вируса нет своих механизмов размножения, ему приходится использовать ресурсы чужих клеток. Вирус напоминает карту памяти, на которой хранится инструкция по созданию таких же карт памяти. Если пронести эту флешку на фабрику электронных устройств и подключить к главному компьютеру, все системы завода мгновенно перестроятся на производство карт с вирусом.
Белковая оболочка вирусов помогает им преодолеть систему безопасности и пробиться внутрь наших клеток. Затем с вирусной молекулы РНК или ДНК клетка начинает производить белки, и так перестраивает свой обмен веществ в угоду паразиту.
Как борются с вирусами?
Лекарств, действующих напрямую на вирусы, сейчас практически нет (исключение — высокоактивная антиретровирусная терапия ВИЧ, но о ней мы сейчас говорить не будем). Вся ответственность за победу над захватчиками лежит на нашем собственном иммунитете. Врачи могут только подавлять неприятные и опасные симптомы болезни, выигрывая для иммунитета время на борьбу.
Главная сложность в этой войне — научиться распознавать вирусы среди сотен тысяч структур организма. Ученые придумали специальные тренировки для иммунитета — вакцинации. Для этого в лабораториях создают безопасные макеты вирусов. Самые распространенные вакцины состоят из убитых паразитов, отдельных фрагментов их оболочек или даже живых, но ослабленных вирусов, которые не могут нарушить процессы в клетках.
Тренировочные “макеты” вводят в кровь человека. Иммунная система замечает нечто инородное в организме и начинает вырабатывать антитела, подходящие для уничтожения вируса, при этом реальной угрозы здоровью нет. После победы в учениях хорошо подготовленные антитела не разрушаются, а ещё иммунитет запоминает врага и может сформироваться пожизненная устойчивость.
Важно понимать, что некоторые вакцины не дают 100% защиты от реальной инфекции. Но в случае эпидемии, если большинство людей будут привиты, вирусу не удастся передаваться по цепочке.
Истории успеха
Эпидемии острых респираторных вирусных инфекций случаются почти ежегодно, а иногда в природе появляются новые опасные возбудители (как это случилось с SARS-CoV-2). Казалось бы, борьба с вирусами бесполезна, но есть как минимум 3 смертельные угрозы, которые человечеству удалось победить.
1. Натуральная оспа
Оспа преследовала человечество с момента появления первых людей, но самый агрессивный штамм появился примерно в начале нашей эры. В VIII веке смертность от оспы в густонаселенных районах Азии могла достигать 70%. В средние века Европа напоминала оспенную больницу — считалось, что каждый человек хотя бы раз в жизни переболеет оспой. Чума была страшнее с точки зрения смертности, но она приходила и уходила, а оспа преследовала горожан без перерыва. В XVII-XVIII веках во Франции знатные люди злоупотребляли косметикой — белилами и румянами, — чтобы скрыть оспенные язвы.
Благодаря оспе средневековым ученым впервые пришла в голову идея прививок — вариоляции. Врачи вскрывали гнойники пациентов и заражали этой субстанцией здоровых людей через ранки, чтобы они переболели в легкой форме. Вирус в гное был уже ослаблен иммунитетом предыдущего хозяина, поэтому смертность при вариоляции составляла 2% против 30-40% у больных натуральной оспой.
В конце XVIII века сразу несколько исследователей заметили, что оспой редко болеют доярки и кавалеристы. Дело в том, что у коров и лошадей есть свой штамм оспы, который человеком переносится легко, и дает иммунитет от более страшного заболевания. Основоположником безопасных прививок от оспы считается английский врач Эдвард Дженнер, который первым публично перенес коровью оспу с руки доярки восьмилетнему мальчику и доказал, что у вакцинированных есть иммунитет.
Натуральная оспа — первое вирусное заболевание человека, которое удалось полностью уничтожить. В 1967 году ВОЗ начала кампанию по искоренению болезни в развивающихся странах, и уже через 9 лет, в 1978 году, был зафиксирован последний случай оспы в истории. Сейчас на Земле вирус можно найти только в двух местах - в лаборатории американской CDC и российского института “Вектор”.
2. Полиомиелит
Его еще называют детским спинномозговым параличом, поскольку это заболевание поражает серое вещество мозга и часто приводит к утрате способности двигаться. Дикий полиовирус существовал еще в Древнем Египте, хотя по-настоящему болезнь открыли к концу XIX века. Врачей удивляло, что при улучшении санитарных условий жизни детский паралич распространялся быстрее.
Настоящая схватка с полиомиелитом началась в 1910-е годы в США. Болезнь не щадила ни бедных, ни богатых, и американцы считали, что любой ребенок может однажды стать инвалидом. Особенно активно вирус распространялся летом, поэтому американские родители годами лишали детей каникул и запирали по домам. От эпидемии 1921 года пострадал даже будущий президент США Франклин Рузвельт. В 1938 году его администрация начала кампанию борьбы с полиомиелитом.
Президент понимал, что для борьбы с болезнью нужны деньги, но в Великую депрессию выделить их из бюджета или попросить у предпринимателей было невозможно. Тогда родился “Марш 10 центов” —информационная кампания, призывавшая каждого американца положить в конверт монетку и отправить ее почтой президенту в Белый дом. За месяц простые люди собрали больше денег на борьбу, чем все крупные меценаты пожертвовали за предыдущие годы. Средства шли на оплату реабилитации пациентов, покупку аппаратов искусственной вентиляции легких и, конечно, на разработку вакцины.
Из-за Второй мировой войны угроза полиомиелита отошла на второй план, и разработка вакцины затянулась до начала 50-х годов. Первой победы достиг эксцентричный вирусолог Джонас Солк, который сознательно пошел на риск и начал работать над “убитой” вакциной. Такой подход считался опасным: для производства препарата использовался настоящий вирус, который разрушали в агрессивной среде. Малейшая ошибка на производстве, и в шприце окажутся частицы недобитого опасного возбудителя. Но это был быстрый путь. В 1955 году началась массовая вакцинация препаратом Солка, и число больных полиомиелитом сократилось на 90% за год. Еще через 5 лет более осторожный ученый Альберт Сейбин закончил работу над ослабленной формой вируса, которая вообще не могла навредить пациенту.
Сейчас полиовирусы 2 и 3 типов объявлены полностью уничтоженными. Возбудитель 1 типа еще встречается в Афганистане и Пакистане, поскольку туда не поставляют вакцины из США и Европы.
3. Бешенство
Бешенство — это смертельная вирусная инфекция, которая передается через слюну и кровь. С древности она считалась болезнью охотников, которых кусали обезумевшие зараженные животные.
Выжить после заражения бешенством практически невозможно. Только один штамм вируса, встречающийся в 20% случаев, оставляет небольшие шансы на выздоровление. Но у бешенства очень длинный скрытый период — от 10 дней до 1 года, во время которого вирус медленно распространяется по нервным клеткам. Если успеть привить пациента в этот период, его иммунитет сможет побороть болезнь.
Вакцину от бешенства разработал знаменитый биолог Луи Пастер в 1885 году. Возможно, это была самая рискованная научная работа в истории медицины, ведь ученый работал с больными кроликами и бешеными собаками, которые могли укусить его при малейшей неосторожности.
Пастер извлекал мозговую жидкость больного кролика и впрыскивал ее здоровому животному. Делая так много раз, он убедился, что опасность вируса с каждым переносом только растет, а скрытый период сокращается. Когда после 90 пересадок вирулентность перестала расти, Пастер извлек образец зараженного мозга и высушил его, убив вирус. Затем он приготовил из него жидкий препарат и ввел кроликам. Привитые животные стали невосприимчивы к укусам бешеных собак.
Сейчас в развитых странах люди, имеющие доступ к вакцине, не умирают от бешенства. Как и в случае с натуральной оспой, ВОЗ взяла курс на полное уничтожение болезни. Если стратегия окажется эффективной, в 2030 году ни один человек не умрёт от бешенства.
____________
Полезные советы родителям, ответы на сложные детские вопросы, развивающие подборки книг, фильмов и приложений, профориентация и интервью с экспертами — все это в нашем телеграм канале Sciencely.
Подписывайтесь по ссылке → https://t.me/+9vA7KUHJNH8xNmIy
Возраст — 5+ лет