Почему человечество рискует погибнуть от новой пандемии птичьего вируса
Насколько опасны для человека вирусы птичьего и свиного гриппа? Почему возникают эпидемии и когда они перерастают в пандемии? Стоит ли делать прививки и насколько они безопасны? Есть ли защита от пандемии у человека? На эти и другие вопросы «Ленты.ру» ответил российский биолог Георгий Базыкин.
Простые правила
Инфекционный агент гриппа — это вирус. Из этого сразу следует несколько выводов. Например, антибиотики против гриппа бессмысленны. С их помощью человечество борется против бактерий. От гриппа, как и от других вирусов, нужны специальные противовирусные препараты. Идти в поликлинику или аптеку и просить антибиотики, если у вас грипп, бессмысленно. Нужно понимать, что защита от гриппа есть. Частичная, неполная, но есть. Это прививка. Каждый год мы можем вакцинироваться против гриппа. Врачи настоятельно советуют это делать. Лучше всего в октябре-ноябре.
Георгий Базыкин
Вакцины от гриппа достаточно эффективны. Не стопроцентно, то есть не дают полную гарантированную защиту от гриппа, но действенны — от 50 до 70 процентов. Человек не может заразиться гриппом от вакцины, потому что она не содержит живых штаммов гриппа (живых вирусных частиц). Вирусные вакцины устроены по-разному. Одни содержат только уничтоженные вирусы, другие — только поверхностные белки вирусов, то есть фактически самого вируса (его генетического материала) там нет.
Каждый год вакцину надо обновлять. Это связано с тем, что вирус гриппа все время мутирует, эволюционирует, изменяется. И программе вакцинации приходится гнаться за ним, за его изменениями. Каждый год в вакцину нужно закладывать новые штаммы.
Что сейчас
Грипп, который на подъеме сейчас, — это пандемический штамм 2009 года H1N1, известный под названием «свиной грипп». Он передался человеку от свиньи. Это не его уникальное свойство — были и другие вирусы гриппа, доставшиеся человеку тоже от свиньи. Лучше говорить о пандемическом штамме 2009 года. Человечество впервые встретилось с ним 7 лет назад, и мы уже понимаем какие-то его свойства.
Мы знаем, что он не настолько опасный и не настолько смертоносный, как казалось вначале. Это связано с тем, что на первых порах в основном изучались те случаи, когда погибали люди. В среднем смертность от этого вируса такая же, как и от обычного сезонного гриппа, которым мы болели каждый год до этого. В каком-то смысле можно сказать, что пандемический штамм 2009 года теперь стал обычным сезонным вирусом.
Фото: Алексей Мальгавко / РИА Новости
Возможно, он придет и в следующие сезоны. В этом нет ничего опасного для большинства здоровых людей. Те, кто делали прививки в 2009 году, в какой-то степени защищены от этого вируса, но даже если штамм не меняется, все равно лучше прививаться каждый год заново. В этом году в вакцину была включена компонента, защищающая от штамма 2009 года. Вакцина достаточно эффективна: люди, прививавшиеся в ноябре, более защищены, чем те, кто не прививался.
Как возникают новые штаммы
Проблема в том, что вирус все время меняется, очень быстро эволюционирует. На самом деле любой биологический объект эволюционирует. У всего живого есть генетическая информация. У человека — ДНК, у вируса — РНК. При копировании генетической информации постоянно происходят мутации — она немного меняется. И текст, записанный в геноме, также немного меняется. Если представить текст на русском языке, то в нем просто заменялось бы по одной букве.
У человека такие изменения происходят медленно, а у вируса — быстро. Во-первых, у вируса геном записан на РНК, а это гораздо менее стабильная молекула, чем ДНК (в частности, она одноцепочечная, а не двухцепочечная, как ДНК). Во-вторых, грипп в каком-то смысле «хочет» меняться — на него действует естественный отбор. Варианты измененного гриппа, отличающегося от прошлогоднего, иммунная система узнает хуже.
Поэтому такие варианты приобретают преимущество. Они эффективнее передаются между людьми, эффективнее нас заражают. Вариант, отличающийся от прошлогоднего, в среднем оказывается эволюционно успешнее. Вирус гриппа устроен так, что на него, как говорят эволюционисты, всегда действует положительный отбор (дарвиновский отбор, направленный на то, чтобы вирус постоянно менялся). В результате вирус гриппа считается одним из самых быстро эволюционирующих из известных нам биологических объектов. Каждый год грипп накапливает много мутаций.
Вирус H1N1 (свиного гриппа)
Фото: Globallookpress.com
Вообще, часто люди думают про эволюцию как про дела минувших дней, представляющие лишь теоретический интерес. Нужно понимать, что, по приблизительным оценкам, порядка 30 процентов всех летальных исходов так или иначе связано с эволюцией простых одноклеточных объектов. Например, патогенов, в том числе вирусов, бактерий и грибов, а также собственных клеток человека, которые в каком-то смысле «сходят с ума» и приводят к образованию злокачественных опухолей.
Что делает вакцина
Она обучает иммунную систему на что охотиться. Показывает ей фрагмент того, что представляет опасность и тренирует иммунную систему, которая запоминает этот образ.
Вирусная частица — это такой шарик, из которого наружу торчат два поверхностных белка. Один — гемагглютинин, другой — нейраминидаза. Можно это сравнить с маленькой планетой, поросшей лесом, и когда мы смотрим сбоку, нам видны в основном кроны деревьев — поверхностные части белков, называемые эпитопами. Беда в том, что как раз их самому вирусу очень легко изменить. Он запросто может эти кроны сделать другими, и когда наша иммунная система посмотрит на эту планету, она ее не узнает. Поэтому постоянно нужны новые вакцины.
Мы уже неплохо понимаем, зачем нужны эти два белка. Один из них (гемагглютинин) — для того, чтобы присоединяться к клетке хозяина, второй (нейраминидаза) — для обратного, когда вирусная частица отпочковывается от родительской клетки, для обрезания связей. Самое известное лекарство от гриппа, которое сейчас у всех на слуху, с действующим веществом озельтамивир, направлено на то, чтобы блокировать нейраминидазу, и новые вирусы не могли отсоединиться от клетки. К сожалению, некоторые вирусы приобретают устойчивость к этому ферменту и перестают на него реагировать.
Свиной грипп пока чувствителен к озельтамивиру. Это рецептурный препарат, у него большой список потенциальных побочных эффектов, и он эффективен только на ранних стадиях заболевания. Он бесполезен против простуды, поскольку, в отличие от гриппа, простуда вызывается широким спектром разных вирусов и поэтому с ней сложнее бороться (там больше возможных агентов).
Фото: Александр Кондратюк / РИА Новости
Попытки сделать универсальную вакцину не прекращаются. Сейчас есть несколько кандидатов, которые находятся на стадии клинических испытаний. Люди пытаются придумать то, на что можно было бы натренировать иммунную систему и что вирусу нельзя было бы поменять безболезненно. Есть разные подходы. Некоторые вакцины нацелены на то, чтобы «видеть» не кроны, а стволы этих деревьев — часть белков, сидящих ближе к вирусной частице. Некоторые стараются показывать какие-то другие белки изнутри вирусов, чтобы иммунная система распознавала чужеродные элементы.
Как возникают пандемии
Вирусный геном закодирован на 11 отдельных сегментах. Они немного похожи на человеческие хромосомы и могут перемешиваться. У нас одна половина хромосом пришла от мамы, другая — от папы. Точно так же, если одна клетка заражается двумя вирусными частицами с разными наборами сегментов, то сегменты перетасовываются, и в результате может образоваться новая вирусная частица с новыми свойствами.
Новые свойства для вируса — это хорошо, а для нас — плохо. В XX и XXI веках было несколько крупных пандемий. Пять-шесть примерно. Почти все они вызывались такими реассортантными штаммами, то есть возникали из-за того, что сегменты вируса перетасовывались. Таким был гонконгский грипп середины XX века, такой, по-видимому, была самая знаменитая эпидемия — испанка 1918 года, одна из страшнейших пандемий в истории человечества (она унесла несколько процентов населения земного шара). Таким же был свиной грипп 2009-го года.
Сегодня мы неплохо понимаем, что произошло с гриппом 2009 года. Прослежена история каждого из его сегментов до того, как они объединились и дали новый пандемический штамм. Я не знаю работ, в которых было бы показано, что свиной штамм заражает птиц. По-видимому, этот реассортант давно жил в свиньях. Все крупные пандемии вызывались реассортантными штаммами. Нас заинтересовал этот вопрос, и мы установили вот что.
Посмотрим на реассортацию с точки зрения вируса. Каждый ген попадает в новое генетическое окружение. Если представить ген как некую фразу (на каком-то языке), то он оказывается в новом контексте. Необязательно, что в этих условиях он будет работать оптимальным образом. Возможно, какие-то буквы или слова нужно изменить. чтобы вместе эти гены произвели более осмысленный текст.
Фото: Дмитрий Коротаев / «Коммерсантъ»
Мы предположили, что после реассортации происходит быстрое накопление точечных изменений. Проверили эту гипотезу, и оказалось, что так оно и есть. Почему это важно? Во-первых, это интересный теоретический результат. В прикладном аспекте это важно, поскольку мы можем попытаться предсказать будущие реассортации. Вообще, предсказание эволюции — это то, что мы умеем делать очень плохо. А ведь это то, что нам приходится делать каждый год — нам нужно начинать планировать вакцину за полгода до того, как ее используют. Это то, что мы, по-видимому, делаем не оптимально. Сейчас люди ориентируются на эвристики, такие приблизительные соображения, пытаясь из тех штаммов, что входят в марте, выбрать те, которые дадут эпидемию в следующем ноябре.
Мелкую и точечную эволюцию вируса мы предсказываем плохо, а реассортации прогнозируем совсем плохо. Мы даже не можем заранее сказать, как та или иная комбинация генов с теми или иными свойствами поведет себя в человеке, или, вообще, в животных. Это можно проверить экспериментально, но нельзя попробовать все возможные сочетания в эксперименте, например, на хорьках. Но в случае с птичьим гриппом мы способны понять, как какое сочетание генов поведет себя в человеке или млекопитающих.
Птичий грипп
В этом случае источником возможных пандемических штаммов выступают не свиньи, а птицы. А птиц, во-первых, очень много, даже домашних, и, что более существенно, грипп могут передавать не только домашние, но и дикие птицы. Вирус птичьего гриппа известен как штамм H5N1 и несколько лет назад был популярен в новостях. Этот вирус передается от птиц человеку и почти никогда не передается от человека к человеку. Что хорошо, поскольку смертность от этого гриппа при заражении от птиц очень высока.
Птичьего гриппа все боятся и волнуются, не произойдут ли в нем какие-то мутации, которые дадут ему возможность передаваться между млекопитающими. Такие мутации возможны. Это было установлено в ходе экспериментов с животными. Ученые получили штамм вируса птичьего гриппа, способного передаваться между хорьками, секвенировали (прочитали) его геном и увидели, что от обычного птичьего гриппа он отличается примерно пятью мутациями. Часть из этих мутаций имеется в природных популяциях. Дальше можно волноваться по поводу того, насколько быстро произойдут оставшиеся мутации и этот вирус потенциально приобретет способность передаваться между млекопитающими.
Точной оценки у нас нет, но наша работа показывает, что это может произойти быстрее, чем мы ожидаем, поскольку при реассортации точечные замены происходят быстро. Универсальной гарантированной защиты от пандемии у человечества нет. Мне кажется, что сейчас человечество не особенно готово к тому, что внезапно возникнет новый штамм чего-то, который окажется очень эффективным в распространении и очень смертоносным.
Такие ситуации есть на недавней памяти. Например, атипичная пневмония. Это был вирус, который очень эффективно заражал людей и был очень смертоносным. Быстрого развития эпидемии удалось избежать благодаря героическим мерам систем здравоохранения Китая (и, в частности, Гонконга). Вирус удержали за счет карантина и отмены части международных рейсов. Насколько это удастся в какой-нибудь другой части света, мы не знаем.
