Мир вирусов велик, и в нем, конечно, есть свои рекордсмены. Одни вирусы — самые большие, другие — быстро убивают, а третьи — научились жить в человеческом организме, не причиняя ему видимого вреда. Какие вирусы наиболее опасны, а какие могут принести пользу человечеству, рассказал «Газете.Ru» вирусолог, академик РАН, заведующий лабораторией бионанотехнологии, микробиологии и вирусологии факультета естественных наук Новосибирского государственного университета Сергей Нетесов.
— Давайте начнем с самых смертоносных вирусов. Можете назвать три рекордсмена в этой «весовой категории»?
— На первое место я, наверное, поставил бы ВИЧ. Но сразу оговорюсь, что это не самый страшный патоген в мире, так как его опережают в качестве причин смертности бактерии и паразиты, в том числе микобактерии — возбудители туберкулеза, паразиты – возбудители малярии, ну и, конечно, пневмококки. Это самые массово встречающиеся и самые опасные инфекционные агенты, потому что от этих инфекций в сумме умирает очень большое количество людей.
Но все же, если же вернуться к вирусам, — то это ВИЧ. Он не сам по себе вызывает смертельные исходы: он вызывает иммунодефицит, тот самый СПИД (синдром приобретенного иммунодефицита). А этим уже пользуется масса других возбудителей, включая вышеупомянутые бактерии и микобактерии.
На второе место я бы поставил вирус лихорадки Денге, постоянных очагов которого в России, к счастью, пока нет.
Ну а на третье место — вирусные гепатиты — все вместе: А,В,С, D и Е. И в последние три года, конечно, — SARS-CoV2, нынешний коронавирус. В США в 2020 году он явился четвертой по значимости причиной смертности — после сердечно-сосудистых, раковых заболеваний и смертей от аварий и несчастных случаев. Да и у нас в России, по данным Демографического ежегодника Росстата 2021 года, смертность в 2020 году в сравнении с 2019-м возросла на целых 15%! Такого роста смертности у нас в предыдущие 20 лет не случалось!
— Почему вы считаете ВИЧ самым смертоносным?
— Он поражает клетки иммунной системы. На данный момент есть только два случая излечения от этого вируса, достигнутые очень дорогим способом. А разработать вакцину против него пока так и не удалось, несмотря на десятки попыток это сделать. Потому что он ускользает от иммунного ответа.
— Было много попыток сделать вакцину от ВИЧ. Почему это так трудно?
— Действительно, попыток было уже очень много. В начале прошлого десятилетия вышел номер журнала Science, в котором был сделан обзор этих попыток. Там было описано около 50-ти кандидатных вакцин, и завершалась эта статья заключением, что ни одна из них, к сожалению, не эффективна.
Дело в том, что вирус этот иммунной системе очень трудно «отловить», когда он не высовывается за пределы клетки.
— На второе место вы поставили вирус Денге. От него есть вакцина?
— Испытывается уже третья или четвертая по счету экспериментальная вакцина, но пока нет окончательной убежденности, что она будет эффективно долговременно работать. Однако в данном случае большая надежда есть, потому что испытываемые сейчас кандидатные вакцины дают весьма неплохой защитный эффект.
Лихорадка Денге начала распространяться по миру несколько десятилетий назад. Комары Aedes aegypti и Aedes albipictus (так называемые тигровые комары) продолжают сами распространяться по странам тропиков и субтропиков и эту инфекцию разносить. Она раньше встречалась только в ограниченных областях тропического пояса, а сейчас разошлась по всему тропическому поясу и большей части субтропиков. И реально каждый год в мире выявляют до 40 млн заболевших.
Пока масштабных вспышек этой лихорадки в России нет, но переносящие ее тигровые комары Aedes albopictus есть на севере черноморского побережья. И если не будут предприниматься меры по их контролю, то эта лихорадка и еще пара тропических к нам точно придут.
У этой инфекции есть еще одна неприятная особенность: у вируса — пять генотипов. Человек, заразившийся первым генотипом вируса, как правило, болеет легко. Но если он же — то есть человек, переболевший единожды, — заражается другим генотипом, он начинает болеть тяжело, и там смертность доходит уже до 10%. Именно поэтому вакцины так долго разрабатывали. Дело в том, что для этого вируса выявили эффект антитело-зависимого усиления инфекции. Это такой эффект, когда выработавшиеся на вирус антитела работают не против вируса, а, наоборот, облегчают его проникновение в клетки.
— На третье место вы ставите гепатиты. Почему? Они же совсем разные.
— Поэтому я и сказал: в сумме все гепатиты. С гепатитом А на самом деле легко бороться — вакцина сделана. Но в России она применяется либо за плату, либо в случае массовой вспышки заболевания гепатитом А в каком-то небольшом районе.
С гепатитом В бороться вроде и вовсе легко: есть очень эффективная и более 35 лет широко применяемая вакцина. Даже рассматривалась программа его искоренения, как в случае натуральной оспы. Но вот с ним сейчас началась другая эпопея: у людей-антивакцинаторов есть поверье, что эта вакцина якобы вызывает хронические заболевания типа аутизма. И народ на этом зациклился, боится вакцинировать своих детей. В результате заболеваемость после двух десятилетий снижения вновь начала расти!
А ведь у значительной части невакцинированных заболевших гепатитом В, особенно детей до пяти лет, эта инфекция станет хронической и рано или поздно приведет к циррозу или раку печени. Да и источником заражения других людей они будут всю оставшуюся жизнь!
Дело еще и в том, что вакцины против гепатита В надо вводить сразу после рождения, потому что у детей до пяти лет эта инфекция в 80-90% случаев переходит в хроническую.
— Вирус гепатита С вызывает очень тяжелое заболевание. Но его же сейчас лечат?
— Да, действительно, от него в последние 10 лет разработали лекарства, их несколько типов. Но эти лекарства дорогие. Курс лечения даже индийскими дженериками стоит на уровне 70-90 тыс. рублей. Можно пролечиться, 2-3 месяца аккуратно принимать эти лекарства, а потом проверить, остался вирус или нет. Если выявляется лекарственная устойчивость, надо переходить на другие препараты. Но эффективность такого лечения выше 95%, и это — колоссальное достижение разработчиков лекарств.
— Почему же вы называете все эти вирусы смертоносными?
— Потому что если человек хронически инфицирован, например, гепатитом В, то лет через 10-15 у него развивается прогрессирующий цирроз или рак печени. Пересадка печени продлевает жизнь максимум на год-два. А если у человека цирроз печени уже начался, то ему лечение, наоборот, повредит. Потому что начнется массовое уничтожение инфицированных клеток, и организм погибнет от интоксикации.
— А что насчет гепатитов D и Е?
— Вирус гепатита D может размножаться только у человека, инфицированного вирусом гепатита В. То есть он в одиночку гепатита не вызывает и не встречается у людей, не зараженных вирусом гепатита В. Что касается вируса гепатита Е, то им можно заразиться от диких кабанов и еще некоторых лесных животных. Иногда вспышки этого заболевания связывают с неаккуратным разведением свиней, но это бывает редко. Причем опасен этот вирус главным образом для беременных женщин. Но вот вакцины от него вроде пока не разработано, по крайней мере в России.
— Давайте перейдем к самым «хитрым» вирусам. Расскажите о них.
— Тут первое место по праву занимает тот же ВИЧ. А на второе я бы поставил вирусы, относящиеся к порядку герпесвирусов. Вирусы этой разновидности могут прятаться в нейронах и других «депо» организма. Более 60% населения Земли старше 50 лет заражено вирусами герпеса первого или второго типа.
На третье место, если уж самые хитрые брать, я бы поставил папилломавирусы. У них очень много генотипов, больше пятидесяти. И заражение некоторыми из них приводит к разным видам рака.
Вот рак шейки матки, который они вызывают, — второй по распространенности после рака груди у женщин. Если рак груди — это в основном мутации, в том числе наследуемые, в человеческом геноме, то рак, вызываемый вирусами папилломы человека, не наследственный. Это типичное проявление вирусной инфекции, распространяемой половым путем.
Почему папилломавирус вызывает рак? Это непонятно до сих пор. Этот вирус крайне тяжело исследовать, как и вирус гепатита В, потому что его невозможно культивировать на культурах клеток. Есть только одна система, в которой вирус гепатита В научились культивировать, но это специальные культуры клеток, очень дорогие. И потом, он в них очень медленно размножается.
— Теперь самые быстро мутирующие вирусы. Кого вы поставите на первое место?
— Конечно, грипп. На второе место я бы поставил гепатит С, он делит свое место с ВИЧ. А на третье — коронавирус.
— Во время пандемии говорили, что он медленно мутирует.
— Это пока не увидели, сколько он дал вариантов... Сейчас уже их становится сложно сосчитать, и букв греческого алфавита, судя по всему, для их обозначения не хватит…
— Что дает вирусу гриппа возможность так быстро меняться?
— Во-первых, у него фрагментированный геном: в нем восемь фрагментов нуклеиновых кислот. Это значит, что каждый ген может меняться независимо от других. Во-вторых, у него так устроен поверхностный белок, гемагглютинин (это аналог спайкового S-белка коронавируса), что у него есть выпяченные места, на которые он намеренно вызывает иммунный ответ. И у него устроена РНК-полимераза так, что она вносит мутации в основном именно в эти места. И получается, когда вирус размножается у одного человека, у него возникает сразу несколько сотен разных близкородственных вариантов. Тот популяционный набор, который попадает в человека, и который из него выходит, — отличаются.
Не забывайте и о том, что варианты вирусов гриппа, возникшие у разных людей, могут, встретившись у одного человека, еще и обмениваться фрагментами генома.
Вот вам и источник появления новых вариантов — так называемая реассортация, приведшая 14 лет назад к появлению так называемого «свиного» гриппа. Это означает, что когда-то то ли у одного человека, то ли у одной птицы или свиньи случилась встреча таких разных вариантов вирусов гриппа, и они скомбинировались в новый вариант.
— Гепатит С и ВИЧ тоже высокоизменчивы?
— Да. И поскольку это хронические инфекции, то они эволюционируют внутри одного человека. Почему у человека возникает лекарственная устойчивость? Потому что в инфицированном организме медленно идет ползучая эволюция генов вирусных белков, создавая уход от иммунитета. А когда инфицированному человеку дают лекарство, может возникнуть мутант, который выжил в борьбе с лекарством.
— Коронавирус в вашем списке на третьем месте?
— Да. Но способность РНК-полимеразы к мутациям у него, судя по всему, менее развита, чем у вируса гриппа. И у него всего один фрагмент в геноме, что тоже снижает способность к изменчивости.
— Давайте теперь поговорим про самые большие и самые маленькие вирусы. Самые большие, насколько я знаю, достигают размеров бактерий?
— Да, самые большие по размерам генома — это пандоравирус и мимивирус. Но дело в том, что они не поражают человека. Это вирусы, найденные у амеб. А из существующих вирусов человека — это вирусы герпеса. У них геном около 250 тыс. нуклеотидов.
— Сколько нуклеотидов в геноме самых больших вирусов? Насколько это больше, чем у вируса герпеса?
— До 2,5 млн у пандоравирусов. У бактерии E. coli (кишечной палочки. — прим. ред.) тоже около 2,5 млн. То есть геном вот этих крупных вирусов по размеру сравним с геномами самых простых бактерий.
— А как называется самый маленький вирус?
— Гепатит В. Это самый маленький ДНК-содержащий вирус. 3200 нуклеотидов в геноме.
— Теперь про бактериофаги — вирусы, которые человечество пытается поставить себе на службу.
— Это вирусы бактерий. Паразиты есть у всех самостоятельных живых организмов, начиная с бактерий.
— Они действительно по-другому выглядят? Почему-то их рисуют в виде шприца.
— Это вы имеете в виду очень известный и популярный в массах бактериофаг кишечной палочки Т4. Он выглядит как космический лунный корабль. Бактериофаг Т7 той же кишечной палочки — это многогранник. А вот бактериофаг М13, который широко используется в генной инженерии, он вообще больше всего похож, не поверите, на вирус Эбола или вирус табачной мозаики, потому что он палочковидный. Т7-бактериофаг похож на аденовирус. Аденовирус — это тоже многогранник, икосаэдр, но с такими палками, из него выходящими...
— А что, там действительно могут быть грани? Это же живая природа…
— Существуют так называемые безоболочечные вирусы, они не содержат липидов и вообще построены как сложные кристаллы. Например, аденовирус по результатам рентгеноструктурного анализа выглядит, как икосаэдр.
— Можно ли их назвать самыми «благородными» вирусами, так как они помогают человеку?
— Нет, конечно. Но полезными они быть могут. Есть много гипотез, почему эти вирусы вообще появились и зачем они нужны. Есть гипотеза, подтверждаемая экспериментами, что бактерия, когда она вступает в конфликт с инородной соперницей, выпускает из себя эти вирусы, и те другую бактерию «крошат» на мелкие кусочки. То есть это «боевые машины» против других бактерий.
— Так это оружие бактерий?
— В определенном смысле да. Но это я вам нарисовал утрированную картину. Как они произошли — это большая загадка. Сейчас происхождение вирусов изучается как раз людьми, которые исследуют молекулярную эволюцию вирусов. Потому что очень похоже на то, что они появились не как враги, а как союзники определенных живых форм в борьбе с другими живыми формами.
— Сколько сейчас существует бактериофагов, которые действительно работают?
— А никто не знает — их просто недавно начали массово открывать и изучать. А ранее были известны только самые распространенные из них. Но то, что их несколько тысяч, а, может, десятков тысяч разных видов, это точно.
— Сколько таких бактериофагов человек в своем народном хозяйстве попытался использовать, чтобы бороться с бактериальной инфекцией?
— Да пока очень мало. Дело в том, что, например, антибиотик можно хранить годами, а бактериофаг хранится всего месяц в морозилке. Но за бактериофагами как противобактериальными препаратами, я считаю, большое будущее. Потому что растет число лекарственно устойчивых бактерий.
— А существуют ли в природе вирусы-симбионты, которые живут внутри организма и не вредят ему или даже помогают?
— Сейчас изучают некоторых диких животных, часть из которых всю жизнь живет с вирусами, хронически ими инфицированы. И вот выясняется, что у некоторых животных есть вирусы, которые им дают эволюционные преимущества. Вот, например, изучали клещей, инфицированных и неинфицированных вирусом клещевого энцефалита. Оказалось, что инфицированные клещи активнее в поисках животных, к которым они присасываются.
Сейчас выясняется что-то похожее для волков.
Например, у вожаков волчих стай встречаются определенные хронические инфекции и вирусы. Причем корреляция с зараженностью токсоплазмой довольно сильная: чтобы быть вожаком, надо быть инфицированным.
Есть посвященные этому работы, которые в США проводились в Йеллоустонском национальном парке и других местах.
— То есть, вполне возможно, и у человека есть такой вирус?
— Ученые нашли у человека уже целый ряд вирусов, которые не вызывают у него болезней. А вот дают ли они преимущество, пока непонятно. Например, есть вирус, который обнаружили, подозревая, что он вызывает неизвестные еще гепатиты. Потому что до сих пор есть хронические болезни печени, возбудителей которых не могут найти. Это примерно 3-4% от всех болезней печени, для которых неизвестен возбудитель.
Пытались найти и нашли уже несколько кандидатных вирусов, один из них — вирус TTV. Оказалось, он есть у очень многих людей. Но вот болезни печени он не вызывает. Но раз он есть, он же должен что-то вызывать? Работ, которые показывали бы какую-то профессиональную предрасположенность или какие-то отличия этих людей от других, я не видел. Но я думаю, что эти открытия еще впереди. И то, что вирусы играли и продолжают играть роль в эволюции человека и в проявлении им каких-то качеств, — очень правдоподобная гипотеза.
