Вирусы в лабораторных условиях
Сам ты искусственный.
Научно‑популярное издание о том, что происходит в науке, технике и технологиях прямо сейчас.
Исследования смертельно опасных вирусов часто кажутся людям излишне рискованными и служат источником для возникновения конспирологических теорий. В этом смысле не стала исключением и начавшаяся пандемия COVID‑2019 — в Сети то и дело возникают панические слухи о том, что вызвавший её коронавирус был выращен искусственно и то ли специально, то ли по недосмотру выпущен в свет. В нашем материале мы разбираем, зачем люди продолжают работать с опасными вирусами, как это происходит и почему вирус SARS‑CoV‑2 совсем не похож на беглеца из лаборатории.
Человеческое сознание не может принять бедствие как случайность. Что бы ни произошло — засуха, лесной пожар, даже падение метеорита, — нам необходимо найти какую‑то причину произошедшего, нечто, что поможет дать ответ на вопрос: почему это случилось сейчас, почему это случилось с нами и что надо сделать, чтобы это не произошло вновь?
Эпидемии здесь не исключение, скорее, даже правило — не счесть конспирологических теорий вокруг ВИЧ, архивы фольклористов ломятся от историй о заражённых иглах, оставленных в сиденьях кинотеатров, об инфицированных пирожках.
Болезнь оказалась сибирской язвой, а её источником стал завод по производству бактериологического оружия, где по одной из версий, забыли вернуть на место защитный фильтр. Всего погибло 68 человек, причём 66 из них, как выяснили авторы исследования, опубликованного The Sverdlovsk anthrax outbreak of 1979 в журнале Science в 1994 году, жили точно в направлении выброса с территории военного городка 19.
Схема, показывающая направление выброса с территории завода по производству бактериологического оружия
Этот факт, а также необычная для сибирской язвы форма болезни — лёгочная — практически не оставляют места для официальной версии, гласившей, что эпидемия была связана с заражённым мясом.
Можно ли сказать, что сейчас происходит нечто подобное, но в глобальном масштабе? Могли ли учёные создать новый, более опасный искусственный вирус? Если да, то как и зачем они это сделали? Можем ли мы определить происхождение нового коронавируса? Можем ли мы считать, что тысячи людей погибли из‑за ошибки или преступления биологов? Попробуем разобраться.
Птицы, хорьки и мораторий
В 2011 году две исследовательские группы под руководством Рона Фуше и Йошихиро Каваока заявили, что им удалось модифицировать вирус птичьего гриппа H5N1. Если исходный штамм может передаваться к млекопитающему только от птицы, то модифицированный мог передаваться и среди млекопитающих, а именно хорьков. Эти животные были выбраны в качестве модельных организмов потому, что их реакция на вирус гриппа наиболее близка человеческой.
Статьи с результатами исследования и описанием методов работы были отправлены в журналы Science и Nature — но не были опубликованы. Публикация была остановлена по требованию Национальной научной комиссии по биобезопасности США, посчитавшей, что технология модификации вируса может попасть в руки террористов.
Идея облегчить опасному вирусу, от которого умирает 60 процентов заболевших птиц, распространение среди млекопитающих вызвала бурные обсуждения Benefits and Risks of Influenza Research: Lessons Learned и в научном сообществе.
Итогом дискуссии стал добровольный 60‑месячный мораторий на исследования по этой тематике, отменённый в 2013 году после принятия новых регулирующих норм.
Работы Фуше и Каваоки в конце концов были опубликованы Airborne Transmission of Influenza A/H5N1 Virus Between Ferrets (правда, из статей убрали некоторые ключевые детали), и они наглядно продемонстрировали, что для перехода к распространению между млекопитающими вирусу надо очень мало и риск появления такого штамма в природе велик.
В 2014 году, после нескольких инцидентов в американских лабораториях, министерство здравоохранения США полностью остановило проекты, связанные с исследованиями трёх опасных патогенов: вируса гриппа H5N1, MERS и SARS. Тем не менее в 2019 году учёным удалось договориться EXCLUSIVE: Controversial experiments that could make bird flu more risky poised to resume о том, что часть работ по изучению птичьего гриппа будет всё-таки продолжена с усиленными мерами безопасности.
Катастрофа в пробирке
Зачем обычные гражданские учёные, не военные и не террористы, рискуют жизнью миллионов человек, создавая потенциально опасные штаммы вирусов? Почему нельзя ограничиться исследованием уже существующих вирусов, тоже доставляющих немало проблем?
Если коротко, учёные хотят овладеть методом предсказания, как именно может произойти катастрофа, и заранее найти способ её остановить или хотя бы снизить ущерб.
Появление смертельно опасного и легко распространяющегося вируса с неизученным поведением представляет угрозу для людей. Если учёные и медики понимают, как именно происходит трансформация потенциального патогена и заранее знают его основные свойства, противостоять новой напасти — или предотвратить её — становится значительно легче.
Многие крупные эпидемии последних лет были связаны с тем, что вирус, распространённый среди животных, в результате эволюции приобретал способность заражать людей и передаваться от человека к человеку.
В этом переходе большую роль играют промежуточные хозяева, в которых вирус может пройти необходимую адаптацию. В случае эпидемии 2003 года эту роль сыграли циветы. Сперва вирус летучих мышей жил в них, не вызывая симптомов, и только потом — пройдя адаптацию — перескочил к людям.
Это был не единственный потенциально опасный штамм: в 2007 году в окрестностях того же Уханя исследователи обнаружили Natural Mutations in the Receptor Binding Domain of Spike Glycoprotein Determine the Reactivity of Cross‑Neutralization between Palm Civet Coronavirus and Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus цивет — носителей сестринского для штамма SARS‑CoV вируса, который на проверку очень плохо, но мог связываться с рецепторами человеческих клеток.
В 2013 году у летучих мышей — подковоносов был обнаружен Isolation and characterization of a bat SARS‑like coronavirus that uses the ACE2 receptor коронавирус, способный использовать для попадания в клетки не только их собственные рецепторы ACE2, но и рецепторы цивет и людей. Это поставило под сомнение необходимость промежуточного хозяина.
Чтобы спрогнозировать угрозу, исходящую от потенциального патогена, требуется понимать, как именно он может измениться и каких изменений ему достаточно для того, чтобы стать опасным. Часто для этого недостаточно математических моделей или исследований уже прошедшей эпидемии, необходимы эксперименты.
Коронавирус‑химера
Именно для того, чтобы понять, насколько опасны циркулирующие в популяции летучих мышей вирусы, в 2015 году при участии той же лаборатории в Ухане был изготовлен A SARS‑like cluster of circulating bat coronaviruses shows potential for human emergence вирус‑химера, собранный из частей двух вирусов: лабораторного аналога SARS‑CoV и вируса SL‑SHC014, распространённого в подковоносах.
Так, последовательности S‑белков у SARS‑CoV и SL‑SHC014 отличаются в ключевых местах, поэтому исследователи хотели разобраться, мешает ли это вирусу SL‑SHC014 перекинуться на человека. Учёные взяли S‑белок SL‑SHC014 и встроили его в модельный вирус, на котором изучают SARS‑CoV в лаборатории.
Выяснилось, что новый синтетический вирус не уступает исходному. Он мог заражать лабораторных мышей, а заодно проникать в клетки человеческих клеточных линий.
Дополнительно исследователи проверили, может ли вакцинация лабораторных мышей при помощи SARS‑CoV уберечь их от гибридного вируса. Оказалось, что нет, так что даже люди, переболевшие SARS‑CoV, могут оказаться беззащитны перед потенциальной эпидемией и старые вакцины не помогут.
Поэтому в своих выводах авторы статьи подчеркнули необходимость разработки новых лекарств, а позже приняли Broad‑spectrum antiviral GS‑5734 inhibits both epidemic and zoonotic coronaviruses в этом непосредственное участие.
Аналогичный этому обратный эксперимент — пересадка участка S‑белка SARS‑CoV вирусу летучих мышей Bat‑SCoV — была проведена Synthetic recombinant bat SARS‑like coronavirus is infectious in cultured cells and in mice ещё раньше, в 2008 году. В этом случае синтетические вирусы также оказались способны размножаться в линиях клеток человека.
Вот и он?
Если учёные могут создавать новые вирусы, в том числе потенциально опасные для человека, более того, если они уже экспериментировали с коронавирусом и создавали новые штаммы, то не значит ли это, что штамм, вызвавший нынешнюю пандемию, тоже был изготовлен искусственно?
Если секвенировать геном такого вируса, то можно увидеть блоки, из которых он был построен, — они будут похожи на участки исходных вирусов.
Второй вариант — воспроизводить эволюцию в пробирке. Этим путём шли исследователи птичьего гриппа, отбиравшие вирусы, более приспособленные к размножению в хорьках. Несмотря на то, что такой вариант получения новых вирусов возможен, конечный штамм останется близок к исходному.
Вызвавший сегодняшнюю пандемию штамм не подходит ни под один из перечисленных вариантов. Во‑первых, геном SARS‑CoV‑2 не обладает такой блочной структурой: отличия от других известных штаммов рассыпаны по всему геному. Это один из признаков естественной эволюции.
Во‑вторых, никаких вставок, похожих на другие патогенные вирусы, в этом геноме тоже не найдены.
Если сравнить геном коронавируса‑химеры, синтезированного в 2015 году, или двух исходных для него вирусов с геномом пандемического штамма SARS‑CoV‑2, то окажется, что они отличаются больше, чем на пять тысяч букв‑нуклеотидов, — это примерно одна шестая от общей длины генома вируса, и это очень большое расхождение.
Поэтому оснований считать, что современный SARS‑CoV‑2 — это версия синтетического вируса 2015 года, нет.
Дикие родственники
Сравнение геномов коронавирусов показало, что самый близкий известный родственник SARS‑CoV‑2 — это коронавирус RaTG13, найденный у летучей мыши — подковоноса Rhinolophus affinis из провинции Юннань в 2013 году. У них совпадают 96 процентов генома.
Это больше чем у остальных, но, тем не менее, нельзя назвать RaTG13 очень близким родственником SARS‑CoV‑2 и утверждать, что один штамм превратили в другой в лаборатории.
На этом фоне дистанция между SARS‑CoV‑2 и RaTG13 огромная — более 1 100 рассыпанных по всему геному мутаций (3,8 процента).
Можно предположить, что вирус очень долго эволюционировал внутри лаборатории и приобрёл столько мутаций за много лет. В этом случае действительно будет невозможно отличить лабораторный вирус от дикого, поскольку они развивались по одним и тем же законам.
Но вероятность появления такого вируса крайне мала.
При хранении вирусы стараются держать в покое — именно для того, чтобы они сохранялись в первозданном виде, а результаты экспериментов над ними фиксируются в регулярно появляющихся публикациях Уханьской лаборатории Ши Чжэнли.
Гораздо больше шансов найти прямого предка этого вируса не в лаборатории, а среди коронавирусов летучих мышей и потенциальных промежуточных хозяев. Как уже упоминалось, в районе Уханя уже обнаруживались циветы — носители потенциально опасных вирусов, есть и другие возможные переносчики. Их вирусы разнообразны, но скудно представлены в базах данных.
Узнав о них больше, мы, скорее всего, сможем лучше понять, как вирус попал к нам. Судя по генеалогическому дереву геномов, все известные SARS‑CoV‑2 — это потомки одного вируса, жившего примерно в ноябре 2019 года. Но где именно жили его близкие предки до первых случаев COVID‑19, мы не знаем.
Два особых участка
Несмотря на то, что отличия от других известных коронавирусов рассыпаны по всему геному SARS‑CoV‑2, исследователи пришли к выводу, что ключевые для заражения человека мутации сконцентрированы в двух участках гена, кодирующего S‑белок. Эти два участка тоже имеют природное происхождение.
Первый из них отвечает за правильное связывание с рецептором ACE2. Из шести ключевых аминокислот на этом участке у родственных вирусных штаммов совпадает не больше половины, а у самого близкого родственника RaTG13 — только одна. Патогенность для человека штамма с таким сочетанием описана впервые, а идентичное сочетание нашлось пока только в последовательности коронавируса панголина.
Сравнение аминокислот на участке S‑белка, отвечающего за взаимодействие с рецептором ACE2 у коронавирусов (штаммов эпидемий 2003 и 2019 года, вирусов из летучих мышей и панголина). Рамками выделены ключевые позиции аминокислот, определяющие специфичность к разным хозяевам / Andersen et al., Nature Medicine 2020
Из того, что эти ключевые аминокислоты одинаковы у вируса панголина и человека, нельзя сделать однозначный вывод о том, что этот участок имеет общее происхождение. Это может быть примером параллельной эволюции, когда вирусы или другие организмы независимо друг от друга приобретают сходные черты.
Самый известный пример такого процесса — когда бактерии независимо друг от друга получают устойчивость к одному и тому же антибиотику. Аналогично и вирус, приспосабливаясь к жизни в организмах с похожими рецепторами ACE2, может эволюционировать сходным образом.
Альтернативный сценарий для получения такой картины, наоборот, предполагает Pangolin homology associated with 2019‑nCoV , что все шесть ключевых аминокислот присутствовали у общего предка вируса панголина, RaTG13 и SARS‑CoV‑2, но позже были заменены у RaTG13 на другие.
Вторая особенность S‑белка SARS‑CoV‑2 (помимо тех шести аминокислот) — это способ его разрезания. Чтобы вирус попал в клетку, S‑белок должен быть разрезан в определённом месте ферментами клетки. У всех остальных родственников, включая вирусы летучих мышей, панголинов и людей, место разреза представляет собой всего одну аминокислоту, тогда как у SARS‑CoV‑2 — сразу четыре.
A — сравнение аминокислот на участке S‑белка, отвечающего за связывание с рецептором ACE2. На рисунке видны коронавирусов эпидемий 2003 и 2019 года, коронавирусов из летучих мышей и панголина / Andersen et al., Nature Medicine 2020
Как эта добавка повлияла на его способность распространяться среди людей и других видов, пока не ясно. Известно, что аналогичное природное перерождение места разреза у птичьего гриппа существенно расширило The proximal origin of SARS‑CoV‑2 круг его хозяев. Тем не менее исследований, которые бы подтвердили, что это справедливо для SARS‑CoV‑2, пока нет.
Таким образом, оснований считать, что вирус SARS‑CoV‑2 имеет искусственное происхождение, нет. Нам неизвестны его достаточно близкие и при этом хорошо изученные родственники, которые могли бы послужить основой для синтеза, никаких вставок в его геном из ранее изученных патогенов учёные также не обнаружили. Вместе с тем его геном организован в манере, соответствующей нашим представлениям о естественной эволюции этих вирусов.
Можно придумать громоздкую систему условий, при которых этот вирус всё-таки мог бы сбежать от учёных, но предпосылки для этого минимальны. В то же время шансы появления нового опасного штамма коронавируса из природных источников в научной литературе последнего десятилетия регулярно оценивались как очень высокие. И вызвавший пандемию SARS‑CoV‑2 в точности отвечает этим прогнозам.
В Китае и странах Азии бушует эпидемия коронавируса 2019-nCoV. Число заразившихся коронавирусом в Китае превысило 20,4 тысяч человек, скончались 425 человек.
Еще почти 150 человек заболели вне Китая, один из них погиб. ВОЗ признала вспышку чрезвычайной ситуацией международного значения.
Власти пытаются принять все возможные меры, чтобы остановить распространения вируса.
Однако зачастую новые вирусы создаются в лабораторных условиях на основе уже существующих вирусов, чтобы создать вакцины и лекарства для их лечения.
Ниже мы расскажем о вирусах и бактериях, созданных в лабораторных условиях.
Ученые из Университета Альберты создали оспу лошадей – смертельно опасный вирус, который, в отличие от оспы, не поражает людей и опасен только для лошадей.
Ученые создали этот вирус за полгода, исследования финансировались фармацевтической компанией Tonix. Образцы ДНК, необходимые для создания вируса, стоили всего около $100 000.
Как и ученые из Университета Альберты, их коллеги из Университета штата Нью-Йорк приобрели образцы ДНК для создания вируса полиомиелита.
Созданный ими вирус настолько же опасен, как и его естественный аналог.
Несмотря на то, что в современном мире практически смогли искоренить полиомиелит, ученые опасаются, что вакцина все же может потребоваться, если вирус возродится.
Несколько лет назад ученые Австралийского национального университета и Государственного объединения научных и прикладных исследований (CSIRO) создали по ошибки мутацию вируса оспы. Это мышиная оспа, которая смертельно опасна для мышей.
Ученые пытались разработать препарат для контроля рождаемости мышей, однако у них получилось создать вирус, который оказался смертельно опасным и разрушил иммунную систему мышей.
Тяжелый острый респираторный синдром (SARS) – смертельно опасный вирус, из-за которого умерло 700 человек во время эпидемии в 2002-2003 годах. Всего же от вируса пострадали 8 000 человек в 29 странах мира.
Группа ученых Университета Северной Каролины под руководством доктора Ральфа Бэрика создала новую мутацию вируса, которая получила название SARS 2.0. Новый вирус был создан путем добавления протеина к SARS. SARS 2.0 устойчив к существующим вакцинам и лекарствам, которые применились против естественного вируса SARS.
Phi-X174 – еще один искусственно созданный вирус. Он был создан учеными Institute of Biological Energy Alternatives в Роквиле, штат Мэриленд, США. Ученые создали этот искусственный вирус на основе естественного вируса phiX. PhiX – это бактериофаг, то есть вирус, которые убивает бактерии. Однако он не действует на человека.
Нидерландские ученые создали мутацию смертельно опасного вируса птичьего гриппа.
Естественный птичий грипп непросто распространяется среди людей. Однако ученые сделали так, что новый мутировавший вирус легко передается от человека к человеку.
Для проведения исследований ученые использовали домашних хорьков, так как у них наблюдались те же симптомы птичьего гриппа, что и у людей.
В 1918 году в мире бушевал смертельный вирус гриппа — H1N1. В то время более 100 млн человек заразились этим вирусом, в результате которого кровь проникала в легкие.
Вирус вернулся в 2009 году. Он был не такой опасный, как его предок, несмотря на то, что с тех пор он мутировал.
Ученый Йошихиро Каваока взял образцы мутировавшего вируса, который привел к эпидемии в 2009 году, и использовал их для создания более сильного штамма, устойчивого к существующим вакцинам. Этот штамм был аналогичен тому, который привел к эпидемии 1918 года.
Каваока не планировал создать более смертоносный вирус, он лишь хотел создать первоначальный вирус, чтобы изучить его получше и узнать, как он мутировал. Этот смертельный вирус хранится в лаборатории и может привести к трагедии, если выпустить его наружу.
Коронавирус становится поводом пошутить над незнакомцем, ему посвящают мемы, о нем слагают песни. Вирус проникает не только в организмы живых существ, но и в поп-культуру. Однако пройдет время, и о нем все забудут, как когда-то перестали говорить о вирусе Эбола, атипичной пневмонии и оспе.
Север Туркмении, 1980-е годы. В Средней Азии возникла вспышка ранее неизвестного вируса. Обстановка сложная и напряженная. Вирус передается через зараженную воду. Из-за ее употребления количество заболевших резко растет. В большинстве случаев болезнь протекает относительно благополучно, но ужас в том, что умирают в основном женщины в третьем триместре беременности.
Михаил Фаворов,
эпидемиолог, доктор медицинских наук
Сегодня Михаил Фаворов живет в США, занимает пост президента компании DiaPrep System Inc и продолжает активно работать в области диагностики, контроля и профилактики инфекционных заболеваний.
Вирус — простейшая форма жизни. Принято считать, что если он находится внутри человека или животного, то становится живым существом — размножается и обменивается информацией. Но когда вирус находится вне организма, он считается неживым. О вирусах мы узнали сравнительно недавно, около 100 лет назад. М икробиолог Дмитрий Ивановский опубликовал исследование о существовании некой субстанции, которая проходит через фильтры, задерживающие бактерии, и назвал ее вирусом. В то время как чума человечеству известна многие тысячелетия, у нее другая природа — она вызывается бактериями, которые являются более сложным и крупным организмом. Ее распространение было связано с низким уровнем жизни и плохой гигиеной. Процент летальности достигал 25%, то есть при легочной форме погибал каждый четвертый.
Среди вирусных инфекций самой страшной была оспа, которая затронула все страны мира. Вызывалась она вирусом натуральной оспы. Вакцину удалось изобрести благодаря случайному знакомству с коровьей оспой. Вирус животных, которые выступали переносчиками, вводили в организм человека, но вакцинированные не заболевали человеческой формой болезни: организм защищали антитела введенного вируса. Уникальность натуральной оспы в том, что это антропонозный вирус — им болели только люди. Поэтому, когда произвели вакцину, оспу удалось искоренить. В 1950-х годах в Африке были вакцинированы последние контактировавшие с больными, а с 1978 года вирус был полностью ликвидирован. Оспа исчезает, когда у последнего заболевшего появляются антитела, — он выздоравливает и перестает быть переносчиком.
Рецепты с летучей мышью
Тепло наших тел
По уровню плотности населения Китай и Индия превосходят все остальные регионы планеты, а разнообразие видов животных в Африке настолько велико, что большинство из нас вряд ли догадываются о существовании некоторых из них, например окапи, виверр, руконожек. Как редкие животные, так и плотность населения становятся дополнительными стимулами высокой скорости распространения заражения. Вирусы не поражают отдельно китайцев или представителей других наций, вирусы аполитичны и не имеют вероисповедания. Они умеют приспосабливаться к любым изменениям среды не хуже человека. Все, что им нужно, — тепло наших тел и, возможно, определенные рецепторы.
Вспышка эпидемий — это не просто случайность, а стечение обстоятельств.
Все закрыто: рынки, магазины, метро. Остановки общественного транспорта абсолютно пусты. По тротуарам проплывает только мусор, гонимый ветром, исчезающий в желтоватой дымке. Странно, если учесть, что в городе проживают миллионы человек. Изредка на улице появляются люди в респираторных масках, некоторые сделаны из подручных средств. Однажды увидев такую картину, вряд ли возможно спутать с чем-то эпицентр распространения респираторного заболевания, и защищаться надо незамедлительно.
Чтобы обезопасить себя и свою семью во время респираторной эпидемии, главное — находиться на расстоянии не ближе 2 м от заболевшего, чихающего или кашляющего человека, мыть руки каждые два часа, проветривать помещения, минимально контактировать с людьми.
История человечества насчитывает десятки тысяч кровавых войн, но самые страшные по потерям, пожалуй, — войны с паразитами. По некоторым данным, от чумы умерло больше людей, чем в результате всех войн, вместе взятых, — около 186 млн человек. От одной Юстиниановой чумы, первой зарегистрированной в истории, погибли 100 млн человек. Разработка защиты от биологической угрозы требует больших затрат, поэтому вакцины создаются только для тех вирусов, которые представляют реальную опасность. Более того, к некоторым вакцинам вирусы привыкают, становятся устойчивыми и меняют свою структуру, поэтому человечеству приходится постоянно быть начеку и придумывать что-то новое.
Респираторная маска вполне может защитить, но проблема в том, что надежна она всего 20 минут.
На уроках биологии нам говорили, что жизнь — это способ существования нуклеиновых кислот. Один из вариантов существования нуклеиновых кислот — это вирусы, которые живут на других организмах. Они совершенно не заботятся о нашем благополучии, они пытаются приспособиться, как и все живые существа на планете. Единственное, за что стоит их благодарить, — эволюционное совершенство иммунной системы человека. Веками, когда появлялось какое-либо заражение, организм человека вырабатывал антитела и формировал клеточный иммунитет. Все знают, что если держать человека в стерильной среде, а потом выпустить на улицу, он вскоре умрет, потому что у него не будет механизма выработки защиты. Но это не цель существования вирусов, скорее побочный эффект.
Прогнозировать возникновение вспышек вирусов еще сложнее, чем рассуждать о высших смыслах. Это всегда уникальная ситуация, которая происходит в результате изменения состояния окружающей среды, при которой человек попадает в новые условия взаимодействия с другими видами животных. А сегодня антропогенное воздействие на окружающую среду достигло абсолютно несопоставимых масштабов по сравнению с предыдущими поколениями, к тому же человек как вид постоянно растет. У ученых есть возможность наблюдать за попытками вирусов совершить кроссвидовой переход благодаря лабораторным методам слежения. Врачи ликвидировали оспу и почти победили вирус полиомиелита — это внушает надежду, что с новым вирусом можно будет хотя бы договориться. Как бы ни сложились эти взаимоотношения, стоит помнить: пока человек будет существовать как вид, всегда найдутся те, кто захочет на нем паразитировать.
Как защититься от коронавируса? Узнайте здесь.
Российский государственный научно-исследовательский центр вирусологии в сибирском городе Кольцово располагает одной из крупнейших коллекций опасных вирусов в мире. Во время холодной войны сотрудники лаборатории занимались разработкой биологического оружия и средств защиты от него, и, как сообщается, в лаборатории среди прочих вирусов хранились опасные штаммы черной оспы, споры сибирской язвы и вирус, вызывающий лихорадку Эбола.
Так что прозвучавший в понедельник взрыв серьезно встревожил многих.
По данным российских независимых СМИ, взорвался газовый баллон, когда в лаборатории шел ремонт. В результате вспыхнувшего пожара площадью 30 квадратных метров от ожогов серьезно пострадал один из сотрудников. По сообщениям, взрывной волной были разбиты стекла по всему зданию, а огонь стремительно распространился по вентиляционной системе.
В мире остались только две лаборатории, где до сих пор хранятся образцы черной оспы: это российская лаборатория Кольцово и еще одна — в Соединенных Штатах. Последний случай заражения черной оспой в естественных условиях был зарегистрирован в 1977 году.
Так-то оно так, но для хранения смертельных патогенных микроорганизмов, вроде оспы, уставлен очень строгий порядок. Мэр города заявил, что случившееся не представляет никакой угрозы для населения, а представитель центра заверил, что в кабинете, где произошел взрыв, не было никаких опасных патогенных микроорганизмов. (Разумеется, официальные сообщения российских властей об опасных инцидентах не всегда в точности соответствуют действительности.)
Смогут ли опасные болезни покинуть лабораторию и заразить население? Почти наверняка — нет; подавляющее большинство несчастных случаев в лабораториях, даже очень серьезных, не становятся причиной болезней, и еще ни один из них не вызывал пандемию среди людей.
Но это не означает, что мы не должны быть все время начеку. Сами по себе взрывы относительно редки, между тем катастрофические аварии с выбросом опасных патогенов на удивление крайне распространенное явление — и не только в России, но и в Соединенных Штатах и Европе. Начиная со случайного заражения оспой и сибирской язвой и заканчивая ошибочным переносом смертоносных штаммов гриппа — подобные оплошности в работе с рядом наиболее опасных веществ в мире происходят сотни раз в год.
Что с этим делать? Разумеется, сворачивать исследования в области вирусологии и патогенов — исследования, которые спасли бесчисленное количество жизней — не стоит. Так, именно благодаря изучению вируса Эбола исследователи смогли разработать нынешний набор методов лечения, которые способны сделать эту болезнь, некогда считавшуюся смертным приговором, вполне легкой и излечимой.
Смертельные случаи
В 1977 году в природе был диагностирован последний случай заболевания черной оспой. Это был финальный аккорд многолетней кампании по искоренению оспы — смертельной инфекционной болезни, которая убивает примерно 30 процентов тех, кто ею заразился. На протяжении столетия, предшествовавшего ее уничтожению, от оспы умерло около 500 миллионов человек.
Однако в 1978 году произошла новая вспышка болезни — в Бирмингеме (Великобритания). Джанет Паркер (Janet Parker) работала фотографом в медицинской школе Бирмингема. Когда у женщины появилась ужасающая сыпь, врачи поначалу диагностировали ей ветряную оспу. Но Паркер стало хуже, и ее отправили в больницу, где анализы показали черную оспу. Женщина скончалась через несколько недель.
Как же она заразилась болезнью, которая, как считалось, полностью побеждена?
Может ли что-то подобное случиться сегодня?
В 2004 году в той же российской вирусологической лаборатории, которая на днях пострадала от взрыва, произошел еще один инцидент: один из ученых умер после случайного заражения лихорадкой Эбола. Россия признала этот факт лишь несколько недель спустя.
Исследования вирусов помогают разрабатывать лекарства и понять, как прогрессирует заболевание. Мы не можем обойтись без этих исследований. К тому же есть много мер предосторожности, которые гарантируют, что то или иное исследование не угрожает людям. Но, как показывает долгая череда инцидентов, начиная с 1978 года вплоть до взрыва, произошедшего в понедельник в России, порою эти меры предосторожности не срабатывают.
Как патогены могут оказаться за пределами лаборатории
Изучение патогенов и токсинов позволяет разрабатывать вакцины, диагностические тесты и методы лечения. Новые биологические методы также позволяют проводить более спорные формы исследований, в том числе делать болезни более заразными или смертоносными — чтобы предсказать то, как они могут мутировать в естественных условиях.
Таким образом, это исследование действительно может играть важную роль и быть ключевым фактором в общих усилиях по защите здоровья общества. К сожалению, учреждения, выполняющие такого рода работу, не избавлены от серьезного риска: человеческой ошибки.
Смерть от оспы в 1978 году, как показало большинство анализов, стала результатом небрежности — недобросовестного соблюдения техники безопасности в лаборатории и плохо спроектированной вентиляции. Большинство людей хотели бы думать, что сегодня такая халатность не допустима. Однако нельзя сказать, что страшные аварии — вызванные человеческими ошибками, сбоями в программном обеспечении, плохим обслуживанием оборудования и сочетаниями всех вышеперечисленных факторов — полностью остались в прошлом, доказательством тому служит инцидент в России.
В 2014 году, когда Управление по надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) проводило уборку для запланированного переезда в новый офис, сотни бесхозных пузырьков с образцами вируса были обнаружены в картонной коробке в углу холодильной камеры. Шесть из них, как оказалось, были пузырьками с оспой. Никто их не проверял; никто не знал, что они там находились. Они могли храниться там с 1960-х годов.
В панике ученые сложили материалы в коробку, запечатали их прозрачной упаковочной лентой и отнесли в кабинет руководителя. (По технике безопасности так нельзя обращаться с опасными биологическими материалами.) Позднее обнаружилось, что целостность одного из флаконов была нарушена — к счастью, в нем не содержался смертельный вирус.
Инциденты 1978 и 2014 годов, равно как и катастрофа в России, привлекли к себе особое внимание потому, что были связаны с черной оспой, однако случаи непреднамеренной утечки контролируемых биологических агентов на самом деле довольно часты. Каждый год имеют место сотни подобных инцидентов, хотя не все из них связаны с потенциально пандемическими патогенами.
В 2014 году исследователь случайно заразил довольно безвредный птичий грипп гораздо более опасным штаммом, который был помещен с ним в одну пробирку. Затем смертельно опасный птичий грипп через всю страну переправили в лабораторию, у которой не было разрешения на обработку такого опасного вируса: там он использовался для исследования кур.
Отметим, что подавляющее большинство этих ошибок никогда не приводит к заражению людей. И хотя число 1059 не может не впечатлять, на самом деле речь идет о довольно низком уровне несчастных случаев — работа в лаборатории с контролируемыми биологическими агентами считается довольно безопасной по сравнению со многими профессиями, такими как перевозчик грузов или рыбак.
Правда, автомобильная авария или инцидент на море в худшем случае убьет несколько десятков человек, в то время как жертвами инцидента с пандемическим патогеном потенциально могут быть несколько миллионов. Принимая во внимание высокие ставки и наихудшие сценарии, сложно — при взгляде на эти цифры — заключить, что наши меры предосторожности против катастрофических бедствий достаточны.
Сложности в безопасном обращении с патогенами
Почему в ходе лабораторных исследований так сложно избегать подобного рода ошибок?
Имеющийся у CDC перечень сообщений о сбоях в соблюдении мер предосторожности помогает ответить на этот вопрос. Ошибки приходят по самым разным причинам. С тревожной частотой люди совершают манипуляции с живыми вирусами, полагая, что им дали вирусы деактивированные.
Эти проблемы возникают не только в США. Недавнее расследование, проведенное в Великобритании, показало следующее:
в период с июня 2015 года по июль 2017 года в специализированных лабораториях произошло более 40 несчастных случаев, то есть с частотностью один раз в две-три недели. Помимо нарушений, которые вызвали распространение инфекций, были совершены и грубые ошибки — например, использование вируса денге, который ежегодно уносит жизни 20 тысяч человек во всем мире; кроме того, персонал, работавший с потенциально смертельными бактериями и грибами, не предпринимал соответствующих мер безопасности; и был зарегистрирован один случай, когда студенты в Университете Западной Англии, сами того не зная, изучали живые микробы, вызывающие менингит, которые, по их мнению, должны были погибнуть в результате термической обработки.
Легко понять, почему эти проблемы трудно решить. Введение дополнительных правил для тех, кто занимается патогенными микроорганизмами, не поможет, если обычно заразу подхватывают те, кто с патогенными микроорганизмами не работает. Введение новых правил на федеральном и международном уровнях не поможет, если эти правила не будут последовательно соблюдаться. И если в стандартах по сдерживанию по-прежнему имеются неопознанные технические недостатки, как мы узнаем о них до тех пор, пока их не выявит тот или иной инцидент?
Именно эти тревожные размышления в последнее время снова звучат в новостях, поскольку правительство США одобрило исследование, направленное на то, чтобы сделать некоторые смертоносные вирусы гриппа более вирулентными, то есть облегчить их распространение от человека к человеку. Вовлеченные исследователи хотят подробнее изучить явления трансмиссивности и вирулентности, чтобы лучше подготовить нас к борьбе с этими болезнями. Лаборатории, проводящие такие исследования, предприняли необычные шаги для обеспечения их безопасности и снижения риска вспышки.
Липсич не считает, что мы должны ужесточать стандарты для большинства исследований. Он утверждает, что наш нынешний подход, хотя показатель его ошибок никогда не будет равен нулю, является неплохим балансом научных и глобальных усилий в области здравоохранения и безопасности — это справедливо для большинства биологических исследований патогенов. Но, отмечает он, в отношении наиболее опасных патогенов, которые могут вызвать глобальную эпидемию, этот расчет не действует.
До сих пор политика биобезопасности слишком часто носила реактивный характер: ужесточение стандартов предпринималось после того, как что-то шло не так. Учитывая потенциальные сценарии бедствий, этого явно недостаточно. Сделать наши лаборатории более безопасными чрезвычайно сложно, но, когда дело доходит до самых опасных патогенных микроорганизмов, мы просто обязаны принять этот вызов.
Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.
Читайте также: