Эволюция вируса гриппа а

ТАСС, 26 ноября. Японские ученые выяснили, что новое противовирусное лекарство, которое часто применяют при лечении гриппа, - балоксавир - ускоряет темпы эволюции вируса. Это быстро делает его неуязвимым к действию этого препарата. Возможные последствия от его широкого применения в медицине специалисты описали в статье для научного журнала Nature Microbiology.

В качестве примера исследователи привели историю болезней двух японских детей, брата и сестры, которые одновременно подхватили вирус гриппа, принадлежащий к штамму H3N2. Как рассказывают ученые, первым заразился 11-летний мальчик. После появления у него первых симптомов болезни врачи прописали ему балоксавир - лекарство от гриппа нового поколения, которое недавно разрешили в Японии и США. Этот препарат блокирует работу одного из вирусных ферментов, который играет ключевую роль в чтении генома вируса после его попадания в клетку. Это останавливает дальнейшее распространение инфекции.

Изначально балоксавир улучшил самочувствие ребенка, однако через два-три дня у того опять поднялась температура. В это же самое время гриппом заболела его трехлетняя сестра, и после этого балоксавир перестал помогать и тому, и другому ребенку. Этот случай привлек внимание вирусологов из Токио, которые обратились за помощью к Йосихиро Каваоке, профессору Висконсинского университета в Мэдисоне (США), одному из крупнейших экспертов в мире по изучению возможных путей эволюции вируса гриппа.

Ученые собрали у детей образцы биологических жидкостей, извлекли из них вирусы, расшифровали их геномы и сопоставили между собой. Оказалось, что штамм H3N2 стал неуязвимым к действию балоксавира. Оказалось, что в гене, кодирующем фермент, работе которого мешает это лекарство, появилась мутация длиной всего в одну "букву".

Эта мутация, как отмечает Каваока, иногда возникает в геноме вируса сама по себе, в результате случайных ошибок при сборке его новых копий. Однако в этом случае она появилась в результате взаимодействия гриппа и лекарства в организме мальчика. Об этом говорит то, что этой "опечатки" нет в геномах вирусов, которые врачи извлекли из клеток мальчика еще до начала приема балоксавира.

Что самое важное, появление этой мутации, как это часто происходит в подобных случаях, не уменьшило заразности вируса и не лишило его возможности передаваться воздушно-капельным путем. Это означает, что подобные вариации гриппа могут достаточно быстро распространяться по популяции людей или животных и резко снижать эффективность работы балоксавира и прочих препаратов, которые атакуют различные фазы жизненного цикла вируса. Этот факт, как заключают Каваока и его коллеги, нужно учитывать в медицинской практике и не использовать подобные лекарства для массового лечения или профилактики гриппа. Это позволит избежать быстрого распространения неуязвимых штаммов вируса в ближнесрочной перспективе.

"Гонка вооружений"

"Вирусы, которые стали неуязвимыми к действию этого препарата, конечно, могут передаваться от человека к человеку. С другой стороны, в мире существует огромное число штаммов гриппа, и лишь небольшая доля населения планеты принимает этот препарат. В большинстве случаев вирус все еще будет оставаться уязвимым к действию балоксавира", - объяснил Каваока.

Благодаря вакцинам и тому, что люди вырабатывают коллективный иммунитет к самой распространенной версии гриппа, структура белков и генома этого вируса постоянно меняется. В результате этого в природе возник своеобразный круговорот штаммов этого патогена, которые сменяют друг друга каждый сезон.

Это вынуждает медиков постоянно создавать новые прививки, а ученых - пытаться раскрыть механизмы работы этого цикла и найти способ его "взлома". Решение этой задачи поможет точнее предсказывать то, как будет выглядеть следующая эпидемия гриппа и заблаговременно готовиться к ее началу.

Одна из самых страшных инфекций — это самый обычный грипп. Ежегодно он уносит около 250 тысяч жизней, а в отдельные годы гораздо больше. Самая масштабная из известных эпидемий гриппа — знаменитая испанка 1918 года, погубившая несколько процентов населения Земли.

Из-за накапливающихся мутаций свойства вируса гриппа постепенно изменяются. Самый заметный для нас результат мутаций — это изменения антигенных свойств вируса, то есть способности клеток нашей иммунной системы узнавать данный штамм. Такие постепенные изменения называются антигенным дрейфом. Сейчас считается, что бо́льшая часть антигенного дрейфа идет в тропических широтах, где у гриппа нет выраженных сезонных эпидемий и он держится на одном уровне в популяции человека круглый год. А вот в Северном и Южном полушариях — соответственно, в декабре–марте и в июне–октябре — каждый год возникают новые эпидемии. Обычно ВОЗ рекомендует новый состав вакцины за полгода до того, как эта вакцина реально начинает использоваться — по той причине, что ее производственный цикл довольно длинный.

Помимо постепенного антигенного дрейфа, эволюция вируса гриппа характеризуется также антигенными сдвигами — радикальными изменениями свойств вируса, которые обычно связаны с реассортацией. У вируса гриппа геном записан на восьми отдельных сегментах, немного напоминающих человеческие хромосомы. Когда клетка хозяина заражается одновременно двумя вирусными частицами двух разных штаммов, эти сегменты могут перемешаться, и может возникнуть новая вирусная частица с новыми свойствами, состоящая отчасти из сегментов одного родительского штамма и отчасти — другого. Такие реассортантные штаммы часто отличаются по свойствам от родительских штаммов и иногда приводят к большим эпидемиям. Все крупнейшие пандемии ХХ века, о которых мы знаем, — пандемии 50–70-х годов, а также, скорее всего, испанка 1918 года — вызывались, видимо, такими реассортациями, когда штаммы, приходящие из разных видов организмов, например из птиц, свиней, лошадей, перемешивались и давали что-то новое, с чем человеческая иммунная система раньше не сталкивалась.

Предсказуема ли эволюция гриппа? В краткосрочной перспективе — да. Недавние научные работы показывают, что можно отчасти предсказать будущую эволюцию вируса, если знаешь о его предыдущей эволюции. Можно, как любят эволюционисты, построить эволюционное дерево. Причем у обычного вируса гриппа А оно имеет очень характерную форму: это отдельный ствол, от которого отходят коротенькие веточки. Когда вы видите дерево такой формы, вы почти всегда можете быть уверены, что имеете дело с патогеном. Есть одна-единственная линия, которая оказывается эволюционно успешной, и она характеризуется быстрыми изменениями, так что коллективной иммунной системе человечества приходится все время стрелять по движущейся мишени. От нее ответвляются другие линии, которые в конце концов вымирают. Тем не менее некое разнообразие существует постоянно.

Эпидемии могут вызывать штаммы, присутствовавшие в популяции раньше. Например, текущая эпидемия 2016 года вызвана вирусом гриппа, впервые замеченным у людей в 2009 году. Однако обычно самые серьезные эпидемии вызываются штаммами, новыми для человека. Чтобы случилась такая эпидемия, должно произойти несколько событий. В каком-то виде животных, с которыми взаимодействует человек, должен возникнуть вариант патогена, способный заражать людей; этот вариант должен передаться человеку; наконец, как правило, он должен приобрести дополнительные мутации, позволяющие ему заражать людей эффективно. Вероятность каждого из этих событий оценить очень сложно, поэтому заранее предсказывать эпидемии мы не умеем.

От гриппа существует довольно эффективная вакцина. Но проблема в том, что она все время устаревает, поскольку каждый год вирус эволюционирует, изменяя свои антигенные свойства и становясь снова незнакомым для нашей иммунной системы. Вакцину в результате приходится постоянно обновлять. Каждый год специалисты из Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) рекомендуют всем производителям новый состав так называемой трехвалентной вакцины, перечисляя те три штамма, которые должны быть в нее заложены. Лучше всего трехвалентная вакцина защищает именно от них. Хотя, конечно, существует перекрестный иммунитет, и от штаммов, похожих по антигенным свойствам на эти три штамма, она будет защищать тоже неплохо. Тем не менее прививаться от гриппа нам рекомендуют каждый год, и это правильно. Трехвалентная вакцина этого года включает в себя H1N1/09, так что те, кто прививался осенью, сейчас, скорее всего, в выигрыше. Прививка не гарантирует, что вы не заболеете, но снижает вероятность этого.

Георгий Александрович Базыкин — кандидат биологических наук, заведующий сектором молекулярной эволюции в Институте проблем передачи информации им. А. А. Харкевича РАН, ведущий научный сотрудник лаборатории эволюционной геномики факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ им. М. В. Ломоносова. Занимается изучением различных вопросов биологической эволюции с использованием методов геномики и биоинформатики.

Юрий Эдуардович Стефанов — кандидат биологических наук, научный сотрудник Института молекулярной биологии РАН им. В. А. Энгельгарта и научный консультант студии научного дизайна Visual Science. Область научных интересов — эволюция мобильных генетических элементов, трехмерное компьютерное моделирование вирусных частиц.

В общественном сознании закрепилось довольно легкомысленное отношение к гриппу. Действительно, зачастую его симптомы не тяжелее простудных, да и беспокоит он нас не дольше недели, причем проходит обычно без всякого лечения. Однако история взаимодействий человека и вируса гриппа требует более серьезного подхода к этому патогену. Достаточно вспомнить, что одни из самых страшных пандемий прошлого века были вызваны этим вирусом * . Да и обычный сезонный грипп далеко не безвреден: по оценкам Всемирной организации здравоохранения, ежегодно от него и связанных с ним осложнений умирают сотни тысяч человек (в первую очередь, пожилые люди, младенцы и страдающие хроническими заболеваниями), а в годы тяжелых пандемий — миллионы. По числу унесенных жизней среди инфекционных заболеваний грипп уступает, пожалуй, только ВИЧ. Основная проблема профилактики и лечения гриппа связана с тем, что вирус очень быстро меняется, и каждый год мы имеем дело с его новыми формами, поведение которых далеко не всегда можно предсказать. Очередным шагом на пути к пониманию изменчивости вируса гриппа стал компьютерный анализ последовательностей аминокислот в белках вируса и нуклеотидов в его геноме.

Первая в мире полная достоверная модель вируса гриппа A/H1N1 с атомным разрешением, созданная в рамках проекта Viral Park компании Visual Science при участии Национального центра биотехнологии в Мадриде. Цель проекта — построение научно достоверных 3D-моделей распространенных вирусов человека с максимальной детализацией. Специалисты Visual Science собирают воедино данные огромного количества работ по молекулярной биологии, вирусологии и кристаллографии вирусов, мнения экспертов ведущих научных центров мира и результаты молекулярного моделирования, полученные научным отделом компании. Модель в значительной степени построена на основе данных, опубликованных исследовательскими коллективами под руководством: Хуана Ортина (Испанский национальный центр биотехнологий, Мадрид, Испания), Такеши Нода (Университет Токио, Япония), Роба Ригро (Отдел взаимодействий вируса и клетки, Гренобль, Франция) и Питера Розенталя (Национальный институт медицинских исследований, Лондон, Великобритания). Точное строение генома вируса гриппа удалось смоделировать благодаря сотрудничеству с Хайме Мартин-Бенито (Испанский национальный центр биотехнологий, Мадрид, Испания), группа которого добилась уникальных результатов в описании упаковки вирусного генетического материала. Создатели модели: Иван Константинов (руководитель проекта), Юрий Стефанов (научный консультант), Анастасия Бакулина (ведущий молекулярный моделлер), Дмитрий Щербинин (молекулярный моделлер), Александр Ковалевский (3D-моделлер)

Сегментированный геном

Общая длина генома вируса гриппа составляет приблизительно 13 500 нуклеотидов [2]. Три самых крупных (примерно по 2300 нуклеотидов) его сегмента (PA, PB1 и PB2) кодируют вирусную полимеразу — белок, копирующий РНК и состоящий из трех крупных субъединиц. Четвертый по длине (около 1750 нуклеотидов) сегмент (HA) отвечает за синтез гемагглютинина. Этот белок заякорен в липидной оболочке вируса и отвечает за его проникновение в клетку, связываясь с рецептором на поверхности клеточной мембраны [3]. В зависимости от того, какой именно вариант гемагглютинина несет вирус, связывание может быть более или менее крепким. После этого клетка поглощает вирус, помещая его в мембранный пузырек внутри цитоплазмы. Большинство макромолекулярных комплексов, поглощаемых таким образом, перевариваются клеткой. Однако вирус избегает этой участи: его мембрана сливается с мембраной пузырька, в результате чего ее содержимое оказывается в цитоплазме. В этом процессе гемагглютинин также играет важную роль. Затем геном вируса проникает в ядро, где с него может начать считываться информация.

Сегмент размером около 1550 нуклеотидов (NP) кодирует нуклеопротеин — белок, необходимый вирусу для упаковки РНК. Множество копий такого белка распределяется по каждому из геномных сегментов, связываясь с молекулой нуклеиновой кислоты. В результате фрагменты генома образуют нуклеопротеидные тяжи, сложенные пополам и закрученные в спираль, к каждому из которых прикрепляется своя копия полимеразного комплекса [4].

Сегмент M1/M2 длиной 1000 нуклеотидов, в соответствии со своим названием, кодирует сразу два белка — М1 и М2. Из молекул первого из них образован слой (матрикс), подстилающий вирусную липидную оболочку. Обычно М1 играет ключевую роль в формировании вирусных частиц, поскольку он взаимодействует одновременно с поверхностными белками вируса и внутренними компонентами вирусной частицы. Задача матриксного белка — собрать все составляющие воедино [6]. Белок М2 выполняет роль ионного канала. Он расположен в липидной оболочке вируса и способствует его распаковке в цитоплазме клетки [7].

Последний, самый короткий (из 865 нуклеотидов) сегмент РНК вируса гриппа отвечает за синтез двух белков, которые не попадают в зрелую вирусную частицу. Эти белки называются NS1 и NEP. Первый необходим вирусу, в частности, для того, чтобы блокировать считывание информации с клеточных молекул РНК [8]. Благодаря ему клетке приходится синтезировать преимущественно вирусные белки, оставляя свои собственные нужды. Второй белок, NEP, обеспечивает транспорт новообразованных геномных комплексов вируса из ядра к клеточной мембране, где происходит сборка вирионов [9].

Новые штаммы и поиск реассортаций

Классификация штаммов вируса гриппа основана прежде всего на том, какие именно варианты гемагглютинина и нейраминидазы входят в его состав. Широко известные комбинации букв H и N в сочетании с порядковыми номерами (например, H3N2) как раз и обозначают подтип вируса: гемагглютинин 3, нейраминидаза 2. Таких подтипов десятки, однако человека заражают лишь немногие — обычно те, у которых не слишком большие номера N и H. Наиболее давние хозяева вируса гриппа — птицы, от которых новые штаммы время от времени передаются домашнему скоту и, прямо или опосредованно, людям [10]. Чем более долгий период коэволюции провели вместе патоген и хозяин, тем менее болезненным становится их совместное существование. Птичьи штаммы вируса зачастую оказываются очень опасными после передачи новым хозяевам [11].

Известно, что именно реассортации сегментов РНК привели к возникновению штаммов, которые вызвали пандемии азиатского и гонконгского гриппа в 1957 и 1968 гг., унесшие около 2,5 млн жизней [12]. Возможно, что и испанский грипп начала прошлого века, число жертв которого шло на десятки миллионов, тоже появился в результате такой эволюционной схемы [13].

Подобное исследование можно провести с использованием геномов вируса гриппа, опубликованных в свободном доступе. Избрав в качестве объекта штаммы H3N2, можно составить выборку из 1376 сегментированных геномов, а затем сравнить между собой филогенетические деревья для этих вирусов, построенные в отдельности по каждому из геномных сегментов [15].

В результате такого сравнения оказалось, что число реассортаций примерно сопоставимо для разных сегментов: в ходе эволюции гриппа в популяции человека каждая пара сегментов в недавнем прошлом реассортировала около 50 раз.

Последствия реассортаций

После того как ветви, в которых произошли реассортации, были обнаружены, стало возможным оценить их влияние на накопление в сегментах вирусного генома точечных замен. Для этого можно сравнить время, прошедшее между каждой такой заменой и ближайшей предшествующей ей реассортацией, с тем, которое бы ожидалось из компьютерной модели, если бы реассортации не влияли на замены. Проведенный анализ показал, что по крайней мере в пяти из восьми сегментов генома мутации ускоренно накапливаются после реассортации. Наиболее ярко эффект проявился для нейраминидазы и белка PB1. Ускорение аминокислотных замен после реассортаций вирусных геномов указывает на то, что в такие периоды эволюции вируса гриппа прежде всего происходит адаптация белков к новому генетическому окружению. Из-за того, что вирусные белки взаимодействуют между собой, молекулы из разошедшихся штаммов вынуждены какое-то время изменяться, приспосабливаясь друг к другу.

Интересно, что у нейраминидаз наблюдалось 30 замен, расстояние от которых до ветви, несущей реассортацию, меньше того эволюционного расстояния, на котором мы бы ожидали встретить одну случайную синонимичную замену в гене данного белка. Такой результат свидетельствует о том, что все эти 30 мутаций произошли и закрепились необычайно быстро, и что необходимость быстрой адаптации возникла именно благодаря тому, что соответствующий сегмент генома попал в новое генетическое окружение.

Реассортация — это резкое эволюционное изменение, которое поначалу может снижать общую приспособленность вируса к условиям окружающей среды и к организму-хозяину. Однако иногда оказывается, что из-за такой перетасовки белков из разных штаммов новая форма патогена оказывается более приспособленной, чем штаммы-предшественники, получая возможность эффективнее распространиться [18]. Похоже, что за коррекцию первичного вредного эффекта от реассортации как раз и отвечают быстро закрепляющиеся адаптивные мутации.

Предсказания, полученные только статистическими методами, — путем анализа последовательностей белков и кодирующих их генов, — конечно, не могут иметь стопроцентную точность. Действительно ли взаимодействуют две определенные аминокислоты, можно проверить экспериментально. Однако каждый белок вируса состоит из сотен аминокислот, так что возможны десятки тысяч разных взаимодействий. Постановка такого числа экспериментов практически неосуществимы. Биоинформатический анализ позволяет расставлять приоритеты: выбирать и анализировать только те аминокислоты, которые участвуют во взаимодействиях, экономя время и силы экспериментаторов. Кроме того, такой подход позволяет понять, насколько взаимодействия, приводящие к вредности реассортаций, распространены на уровне всего генома.

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 13-04-02098) и Министерства образования и науки Российской Федерации (проект 11.G34.31.0008).

Литература
1. Steinhauer D. A., Domingo E., Holland J. J. Lack of evidence for proofreading mechanisms associated with an RNA virus polymerase // Gene. 1992. V. 22. № 2. P. 281–288.
2. Teng Q., Hu T., Li X. et al. Complete genome sequence of an H3N2 avian influenza virus isolated from a live poultry market in Eastern China // J. Virol. 2012. V. 86. № 21. P. 11944. DOI: 10.1128/JVI.02082-12.
3. Carr C. M., Kim P. S. A spring-loaded mechanism for the conformational change of influenza hemagglutinin // Cell. 1993. V. 73. № 4. P. 823–832.
4. Arranz R., Coloma R., Chichуn F. J. et al. The structure of native influenza virion ribonucleoproteins // Science. 2012. V. 338. № 6114. P. 1634–1637. DOI: 10.1126/science.1228172.
5. Kamali A., Holodniy M. Influenza treatment and prophylaxis with neuraminidase inhibitors: a review // Infection and Drug Resistance. 2013. № 6. P. 187–198. DOI: 10.2147/IDR.S36601.
6. Nayak D. P., Hui E. K., Barman S. Assembly and budding of influenza virus // Virus Res. 2004. V. 106. № 2. P. 147–165.
7. Lear J. D. Proton conduction through the M2 protein of the influenza A virus; a quantitative, mechanistic analysis of experimental data // FEBS Lett. 2003. V. 552. № 1. P. 17–22.
8. Hale B. G., Randall R. E., Ortнn J. et al. The multifunctional NS1 protein of influenza A viruses // J. Gen. Virol. 2008. V. 89. № 10. P. 2359–2376. DOI: 10.1099/vir.0.2008/004606-0.
9. Robb N. C, Smith M., Vreede F. T. et al. NS2/NEP protein regulates transcription and replication of the influenza virus RNA genome // J. Gen. Virol. 2009. V. 90. № 6. P. 1398–1407. DOI: 10.1099/vir.0.009639-0.
10. El Zowalaty M. E., Bustin S. A., Husseiny M. I. et al. Avian influenza: virology, diagnosis and surveillance // Future Microbiol. 2013. V. 8. № 9. P. 1209–1227. DOI: 10.2217/fmb.13.81.
11. Kaplan B. S., Webby R. J. The avian and mammalian host range of highly pathogenic avian H5N1 influenza // Virus Res. 2013. V. 178. № 1. P. 3–11. DOI: 10.1016/j.virusres.2013.09.004.
12. Kilbourne E. D. Influenza pandemics of the 20th century // Emerg. Infect. Dis. 2006. V. 12. № 1. P. 9–14.
13. Suzuki Y. A phylogenetic approach to detecting reassortments in viruses with segmented genomes // Gene. 2010. V. 464. № 1–2. P. 11–16. DOI: 10.1016/j.gene.2010.05.002.
14. Nagarajan N., Kingsford C. GiRaF: robust, computational identification of influenza reassortments via graph mining // Nucleic Acids Research. 2011. V. 39. № 6. e34. DOI: 10.1093/nar/gkq1232.
15. Neverov A. D., Lezhnina K. V., Kondrashov A. S., Bazykin G. A. Intrasubtype Reassortments Cause Adaptive Amino Acid Replacements in H3N2 Influenza Genes // PLoS Genet. 2014. V. 10. № 1. e1004037. DOI: 10.1371/journal.pgen.1004037
16. Wolf Y. I., Viboud C., Holmes E. C. et al. Long intervals of stasis punctuated by bursts of positive selection in the seasonal evolution of influenza A virus // Biol. Direct. 2006. V. 1. P. 34.
17. Kryazhimskiy S., Dushoff J., Bazykin G. A. et al. Prevalence of epistasis in the evolution of influenza A surface proteins // PLoS Genet. 2011. V. 7. № 2. e1001301. DOI: 10.1371/journal.pgen.1001301.
18. Li K. S., Guan Y., Wang J. et al. Genesis of a highly pathogenic and potentially pandemic H5N1 influenza virus in eastern Asia // Nature. 2004. V. 430. № 6996. P. 209–213.
19. Ferguson N. M., Fraser C., Donnelly C. A. et al. Public health. Public health risk from the avian H5N1 influenza epidemic // Science. 2004. V. 304. № 5673. P. 968–969.
20. Yong E. Influenza: Five questions on H5N1 // Nature. 2012. V. 486. № 7404. P. 456–458. DOI: 10.1038/486456a.
21. Herfst S., Schrauwen E. J., Linster M. et al. Airborne transmission of influenza A/H5N1 virus between ferrets // Science. 2012. V. 336. № 6088. P. 1534–1541. DOI: 10.1126/science.1213362.
22. Imai M., Watanabe T., Hatta M. et al. Experimental adaptation of an influenza H5 HA confers respiratory droplet transmission to a reassortant H5 HA/H1N1 virus in ferrets // Nature. 2012. V. 486. № 7403. P. 420–428. DOI: 10.1038/nature10831.
23. Russell C. A., Fonville J. M., Brown A. E. et al. The potential for respiratory droplet-transmissible A/H5N1 influenza virus to evolve in a mammalian host // Science. 2012. V. 336. № 6088. P. 1541–1547. DOI: 10.1126/science.1222526.

Георгий Базыкин закончил биофак МГУ им. Ломоносова , получил кандидатскую степень (PhD) в одном из ведущих мировых научных центров - Принстонском университете (Нью- Джерси , США ). Работал за рубежом, сейчас руководит сектором молекулярной эволюции Института проблем передачи информации (ИППИ РАН) и является ведущим научным сотрудником лаборатории эволюционной геномики факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ. Кандидат биологических наук, лауреат Премии Европейской академии для молодых учёных (2012 г.).

- Грипп - эволюционное заболевание, сродни ВИЧ , - делает пугающее заявление ученый и поясняет: - Если бы не было эволюции вируса иммунодефицита, человек выздоравливал бы от СПИДа, условно говоря, в течение недели; а гриппом мы болели бы один раз в жизни. Потому что приобретенный иммунитет к гриппу - пожизненный, а заболеваем мы снова каждый раз исключительно потому, что появляются новые штаммы вируса, к которым организм не приспособлен.

В августе этого года российско-американская группа ученых под руководством Георгия Базыкина опубликовала результаты исследования, которые стали серьезным научным прорывом в изучении эволюции вируса гриппа. Удалось обнаружить определенные закономерности, которые приводят к рождению новых разновидностей инфекции и делают ее устойчивой к лекарствам.

Потом было еще несколько пандемий в ХХ веке: 1957-м, 68-м годах. Поэтому повод для беспокойства есть. В какой-то момент может выстрелить снова, и возникнет очередная серьезная пандемия гриппа.

- Грипп живет среди нас постоянно. Почему из более-менее обыденной болезни вирус вдруг превращается в смертельно опасный вроде птичьего гриппа? От чего это зависит?

- От того, в какой разновидности вируса произойдут мутации, где и в какой момент это случится так, что новый штамм окажется способным эффективно передаваться от человека к человеку.

- Это происходит совершенно случайно?

- В большой степени - да. Но некоторые закономерности удалось выяснить. Прежде всего, новый опасный вирус будет сильно отличаться от тех, которые до сих пор жили среди людей. К тем инфекциям, с которыми мы встречались, наш иммунитет в той или иной степени натренирован. Кроме того, обычно вирус, который долго живет в популяции человека, эволюционировал таким образом, чтобы своего хозяина не убивать. А самые опасные инфекции - те, которые появились недавно в новом виде. ВИЧ - типичный пример. В организме шимпанзе этот вирус живет, не убивая хозяина, а для человека, которому он передался только в 20-х годах ХХ века, ВИЧ смертоносен. Точно так же с вирусом гриппа: наиболее опасными для нас будут штаммы, которые мы получим от какого-либо другого вида организмов.

- Потому что он пока не научился стабильно передаваться между людьми. В подавляющем большинстве случаев (за исключением всего нескольких) заболевшие подхватывали инфекцию от птиц. Эта разновидность гриппа действительно смертоносная, но в человеческой популяции она быстро не передается. Однако никто не обещает, что так же будет дальше. Вспомним атипичную пневмонию - вирус, который тоже достался человеку от животных – виверр (хищники, похожие на куницу. – Ред.), был смертельно опасным и интенсивно распространялся между людьми. Остановить эпидемию удалось только благодаря тому, что быстро ограничили авиасообщение с Гонконгом , где это все происходило.

Вирус H5N1 под микроскопом. Фото: GLOBAL LOOK PRESS

ОПАСНЫЕ ЧАСТИЦЫ РОЖДАЮТСЯ КАК ПРИ ПОЛОВОМ РАЗМНОЖЕНИИ

- Если бы вирусы, которые есть вокруг нас – в домашней птице и других животных – были способны легко передаваться между людьми, они, скорее всего, уже начали бы это делать, - продолжает Георгий Базыкин. – Но такого не происходит, значит, этим вирусам чего-то недостает - каких-то мутаций.

Исследования показали, что большинство пандемий было результатом так называемой реассортации. Это явление, когда возникает вирусная частица с радикально новыми свойствами, объединяющая признаки двух родительских частиц. Обычно так происходит, когда один и тот же организм (например, человек) заражается сразу двумя штаммами вируса, их гены перемешиваются и возникает новая вирусная частица. Немного похоже на то, как у животных и людей происходит половое размножение.

- MERS на самом деле не грипп, а совсем другой вирус. Риск, что он начнет активно передаваться между людьми, пока сложно оценить. Нужно следить одновременно за многими разными патогенами и стараться предугадать те, которые наиболее опасны. Что касается гриппа, то надежнее всего было бы создание универсальной вакцины. Сейчас есть прививки, но они довольно специфические - каждая вакцина на текущий год направлена на три или максимум четыре штамма вируса. А грипп непрерывно эволюционирует, каждый штамм, который ходит вокруг нас в этом году, вовсе не тот, какой был в прошлом году. Поэтому приходится прививаться ежегодно.

MERS на самом деле не грипп, а совсем другой вирус. Риск, что он начнет активно передаваться между людьми, пока сложно оценить. Фото: GLOBAL LOOK PRESS

ПЛАНЕТА, ПОКРЫТАЯ ГУСТЫМ ЛЕСОМ

- Реально ли вообще создать универсальную вакцину, если вирус постоянно и быстро эволюционирует?

- Это очень сложно, но возможно. Нужно натренировать нашу иммунную систему не на те части вирусных белков, которые быстро мутируют, а на те фрагменты, которые остаются неизменными - потому что если вирус их поменяет, то ему самому будет плохо. Это единственное перспективное направление, и над ним работают ученые всего мира.

- Почему до сих пор не удалось добиться успеха?

- Проблема в том, что вирусная частица похожа на планету, покрытую густым-густым лесом, наружу торчат только кроны деревьев. Именно их видит наша иммунная система. Но это как раз поверхностный белок вирусной частицы, который вирусы умеют очень быстро изменять и делать совершенно непохожим на тот, что был в прошлом году. Главная сложность и задача - научиться ориентировать иммунную систему человека на стволы деревьев или корни, то есть что-то более глубокое и стабильное.

- Как далеки мы от этого?

ПРИВИВАТЬСЯ НЕЛЬЗЯ ОТКАЗАТЬСЯ

- Нередко бывает путаница: люди болеют каждый год в основном ОРВИ, вакцина от гриппа от этого не защищает (ОРВИ - другие семейства вирусов, они очень разнородные, от них нет смысла вакцинировать). Гриппом человек, даже не прививаясь, как правило, болеет раз в несколько лет. Но это заболевание переносится гораздо тяжелее, чем ОРВИ, которыми мы заболеваем чаще.

Еще один миф - когда кто-то говорит, что привился от гриппа и заболел из-за этого. Такое в принципе невозможно, потому что в составе вакцин нет вирусных частиц, даже убитых. Например, российский препарат, который сейчас широко применяется в том числе для прививания от гриппа детей в школах, содержит только фрагменты белков разрушенного вируса.

- Насколько эффективна эта вакцина?

- Есть данные серьезных исследований, что прививки от гриппа эффективны. Однако в разные годы степень эффективности отличается - в зависимости от того, насколько точно удалось предугадать штаммы, которые будут лютовать в текущем году. Цикл создания вакцины составляет около шести месяцев, прививаться тоже надо заранее, поэтому предсказывать новые штаммы нужно за достаточно долгий срок до их появления. Надеемся, что наша научная работа о закономерностях возникновения мутаций вирусов поможет делать это точнее.

НА ЗАМЕТКУ

- Даже в тех случаях, когда предугадать новые штаммы вируса при создании вакцины удалось не очень хорошо, прививки от гриппа все равно оказываются полезными, - отмечает Георгий Базыкин. - Потому что каждая вакцина защищает не только от того штамма, на который она нацелена, но и от других похожих разновидностей вируса. Срабатывает перекрестный иммунитет, то есть свойство иммунной системы противостоять возбудителям заболеваний, похожим на тех, на которые она уже натренирована.

КОГДА ПОЖИЛЫЕ ЗАЩИЩЕНЫ ЛУЧШЕ МОЛОДЫХ

- Да, такое бывает. Например, пожилые люди могут оказаться более защищенными перед новым эпидемическим штаммом по сравнению с более молодыми. Потому что, скажем, 50 лет назад циркулировал грипп с похожими свойствами, и в иммунной системе людей, живших тогда, сохранились антитела еще к тому штамму.

Бывает и наоборот, что случается чаще: в общем случае пожилые более уязвимы для гриппа и его побочных эффектов, поскольку у них иммунная система функционирует хуже, число иммунных клеток с возрастом падает.

ЛЕГКО ЛИ ЗАРАЗИТЬСЯ

- Вы упомянули, что у разных штаммов гриппа разная степень заразности. Мы привыкли думать, что основной путь передачи вируса - воздушно-капельный. Так ли это?

- Чтобы заразиться гриппом, нужно съесть непрожаренное мясо больного животного или достаточно, чтобы оно просто чихнуло рядом?

- Достаточно, чтобы животное чихнуло. Известно, что в основном заражались люди, которые работают на птичьих фермах. От жареной курицы заразиться сложно.

- Точно сказать не берусь. Но в период гриппа и простуд однозначно полезно часто мыть руки после посещения общественных мест. Это действительно хорошо помогает уберечься от болезни. Ну и прививки, конечно.

- Вы прививаетесь?

- Если успеваю и не забываю, то да, конечно.

ВОПРОС-РЕБРОМ

Спасают ли от вируса лекарства?

- Давно идут споры: имеет ли смысл принимать противовирусные лекарства от гриппа или бороться с ним бесполезно, можно лишь сбивать неприятные симптомы болезни - снижать температуру, заложенность носа, головную боль?

- На самом деле в нашем арсенале есть небольшое число противовирусных средств (в частности, препарат с действующим веществом осельтамивир), которые непосредственно действуют на вирус. Суть в том, что лекарство ингибирует один из вирусных белков (тормозит его действие. - Ред.), и это не позволяет образующимся вирусным частицам отпочковываться от клеток. Поэтому вирус не может размножаться и распространяться в организме.

Однако у препарата на основе осельтамивира, который рекомендует использовать для лечения гриппа Всемирная организация здравоохранения, есть некоторые проблемы. Во-первых, он вовсе не стопроцентно эффективен. Около трети циркулирующих сейчас штаммов гриппа к нему устойчивы. Во-вторых, у лекарства достаточно серьезные побочные эффекты. Наконец, в-третьих, стоит иметь в виду, что доказано противовирусное действие, если пациент успел принять препарат в течение 48 часов после заражения. На более поздних сроках эффективность клиническими испытаниями не подтверждена.

В ТЕМУ

Для победы над болезнями биология скрестилась с информатикой

ЧИТАЙТЕ ДРУГИЕ ИНТЕРВЬЮ С МИРОВЫМИ УЧЕНЫМИ

Гены разоблачат тех, кто склонен ходить налево

Где и как зарождается любовь, почему кто-то создает пару на всю жизнь, а другие часто меняют партнеров? Об этом мы поговорили с эволюционным биологом, профессором Шанхайского НИИ , руководителем лаборатории Сколковского института науки и технологий ( Сколтеха ) Филиппом Хайтовичем (подробности)

Микробиолог Константин Северинов: Самый главный орган человека - это сообщество микробов внутри нас

Всемирно известный ученый рассказал, как бактерии влияют на наше здоровье и характер, откуда берутся новые инфекции и когда появятся революционные антибиотики

Ученый, открывший человечеству тайну зеркальных нейронов, в эксклюзивном интервью рассказал, как улучшить взаимопонимание между людьми, а также о новых подходах к лечению инсульта и аутизма (подробности).

Всемирно известный нейробиолог Дик Свааб: Политические взгляды, выбор в любви и вера в Бога записаны в наших генах

- Давайте начнем с политических взглядов. Вы можете удивиться, но исследования показывают, что на 78 - 82% они определяются генетикой, то есть набором генов, который мы получаем от родителей по наследству (подробности).

Исследователь онкологии Антон Бернс: Рак вызывают переедание и курение

Эксперт, который более 30 лет изучает одного из главных врагов человечества, развеял многие мифы и рассказал "Комсомолке", как на самом деле снизить риск болезни (подробности)

Один из ведущих экспертов по искусственному интеллекту и дополненной реальности рассказал эксклюзивно "Комсомолке" об уникальных разработках и новом этапе эволюции человека (подробности)

Знаменитый ученый рассказал в эксклюзивном интервью о новейших технологиях, которые помогут справиться с болезнями века (подробности).