Этот год начался со всемирного конфликта между новым коронавирусом и человеком. Если спросить COVID-19, то, возможно, он сказал бы, что это не он новый, а человек — новый хозяин для него, и что ему тоже не всегда в нем уютно.
Тут вирусолог возразил бы, что вирусу грех жаловаться: большинство вирусов совсем плохо живут в новых хозяевах.
Их либо тут же убивает иммунитет, либо они тут же убивают хозяина, что ничем не лучше для них самих. А вот уханьский вирус научился преодолевать системы защиты, быстро заражать, отлично размножаться и — что особенно важно — передаваться другому человеку еще до наступления симптомов у хозяина, делая передачу незаметной, и поэтому широкой и быстрой.
Череда новых исследований в период пандемии раскрывает удивительно богатую картину отношений между людьми и их старыми и новыми вирусами. Как обозреватель, я получил возможность обсуждать их с авторами этих исследований в интервью на протяжении всего первого сезона моего подкаста «Голый землекоп». Оказывается, у разных людей и животных очень по-разному складываются эти отношения, и если разобраться, как и почему это происходит, то можно найти объяснение многим фактам: например, почему некоторые люди не болеют, даже если живут с заболевшими, и почему именно летучие мыши оказались резервуаром коронавирусов. А еще некоторые ученые считают, что вирусы могут приносить хозяину не только вред, но и пользу — и даже защищать нас от новых инфекций. Это пригодится, если возникнет новая пандемия, а производство вакцины затянется: человеческий организм сможет задействовать особые боевые вирусы для самозащиты. Удивительно, но эта идея совсем не новая.
Не просто простуда
Слово «коронавирус» прозвучало в этом году по-новому только для широкой публики. Ученые давно знают, что человек регулярно сражается с четырьмя другими коронавирусами в сезон простуд: они отвечают за 20% случаев насморка. И в момент пандемии исследователи сразу стали задавать себе важные вопросы: как старые инфекции буду уживаться с новой? Будут ли они друг другу мешать или помогать?
Сезонные коронавирусы оставались бедными пасынками вирусологии и не были интересны большинству ученых, пока не случилась беда. Когда в 2002–2003 году в Китае от летучих мышей к человеку перешел коронавирус SARS-CoV1 и вызвал вспышку смертельных атипичных пневмоний, ученые в поисках исторических уроков бросились изучать прошлое.
Расшифровки и сравнения геномов наших простудных коронавирусов и их родственников, живущих в летучих мышах и скоте, принесли удивительное знание. Оказалось, что распространение всех четырех коронавирусов в прошлые века провоцировали эпидемии — каждый из них входил в человеческую популяцию с боем.
Пока у биологов есть информация только о самом молодом вирусе (не считая COVID-19) из этой четверки — CoV-OC43, который предположительно вызвал пандемию так называемого «Русского гриппа» в 1890 году. Люди теряли обоняние и вкус, и старики болели тяжелее и чаще молодых. Инфекция пришла в Европу через Россию, из Азии, вызвав много жертв — тогда погибло около миллиона человек (в то время население Земли было втрое меньше, чем сегодня). Источник — летучие мыши, промежуточный хозяин — скот.
Сегодня мы живем со всеми четырьмя коронавирусными простудами довольно мирно, потому что иммунитет многих из нас знаком с вирусами из этой четверки. Они легко заражают человека повторно, используя его снова и снова для размножения — заболевание протекает в легкой форме, а человеческий носитель служит вирусам верой и правдой всю жизнь.
В апреле в очередном выпуске моего подкаста я спросил ведущего коронавирусолога Бельгии Марка Ван Ранста, который открыл связь между «Русским гриппом» и нашей простудой: как опыт простуд может повлиять на человека при столкновении с ковидом? Ученый ответил: мы пока не знаем. Прошел месяц, и результаты исследований нескольких лабораторий в мире показали: вероятно, простудные коронавирусы защищают своих хозяев от новой инфекции SARS-CoV2 (вызывающего COVID-19). Можно метафорически сказать, что они таким образом берегут человека для себя.
Т-клетки специального назначения
Гипотеза о том, что опыт с простудными коронавирусами готовит человека к ответу на COVID-19, возникла, когда ученые смогли исследовать особый род войск нашего иммунитета — так называемые т-клетки. Выяснилось, что у некоторых здоровых людей в период пандемии резко выросло число т-клеток с рецепторами, которые подходят по форме к новому вирусу, как ключ к замку. У этих добровольцев нет антител к SARS-CoV2 (вызывающему COVID-19), то есть они точно не болели. Такие же т-клетки были найдены в замороженных образцах крови, которые доноры сдавали в прошлые годы, задолго до пандемии.
Самое вероятное объяснение: кросс-реактивность. Т-клетки, которые исходно были подготовлены, чтобы узнавать «простудные» коронавирусы, из-за сходства срабатывают в ответ на новый вирус, размножаются и отражают атаку так быстро, что человек не успевает заболеть. Именно такие люди при контакте с заболевшими не заражаются.
Это, в принципе, не самое экзотическое наблюдение: вирусы часто мешают друг другу заражать хозяев, борются за него, и в этом есть определенный смысл.
Вопрос в том, можем ли мы, пользуясь этим свойством вирусов, соорудить стратегию защиты для себя? Оказалось, что есть более безопасный и эффективный путь, чем заражать всех простудой. Подсказка, как это бывает, возникла из случайного наблюдения.
Полиомиелит против гриппа
В 60-е годы в СССР проходило испытание новой вакцины, разработанной в США, но показавшейся американцам слишком опасной: живой вакцины против вируса полиомиелита. Измененный в лаборатории вирус больше не вызывал болезни и паралич, но мог размножаться в клетках человека и вызывать стойкий иммунный ответ.
Советские ученые Михаил Чумаков и его жена Марина Ворошилова заметили, что после встречи с живым вирусом в полиовакцине дети на несколько недель обретают мощный иммунитет против других вирусов. У детей из контрольной группы (то есть непривитых) легко было выделить из тканей несколько вирусов, а у детей после вакцины никакие вирусы не выделялись. Это навело ученых на мысль, что живой вирус активировал у испытуемых так называемый врожденный иммунитет. Это неспецифическая защита, она не оставляет памяти о враге, и иммунитет не знает, против какого вируса он борется — но эта система может отразить некоторые атаки в зародыше. Именно из-за этой системы нельзя простудиться, если уже простужен: активируя ее, вирусы мешают друг другу, интерферируют. Вещества, которые выделяет тут иммунитет, по этой причине называются интерфероны.
Вакцинация детей в СССР. Фото: РИА Новости
Эти идеи подсказали мысль о следующем исследовании — испытании полиовакцины на взрослых людях в разгар сезона гриппа. Результат, полученный во время эксперимента на рабочих с завода ГАЗ в 70-е годы, показал: живая полиовакцина действует сильнее, чем специальная противогриппозная вакцина, сделанная из фрагментов убитого вируса гриппа.
А еще оказалось, что в человеке постоянно работает своего рода естественная противовирусная защита, благодаря «прирученным» вирусам-симбионтам. Все слышали про полезные бактерии в кишечнике, здоровую флору. А что насчет вирусов? Марина Ворошилова выяснила, что у человека есть несколько кишечных вирусов, которые не вызывают болезни, но время от времени взбадривают врожденный иммунитет и усиливают его против других вирусов — взамен получая возможность мирно понемногу размножаться в человеке.
И кстати, в природе есть пример организмов, достигших, судя по всему, вершины эволюции на этом пути, и это — летучие мыши. То, что не убивает их, возможно, сделает нас сильнее — считают некоторые ученые сегодня.
Про здоровьеЧто такое коллективный иммунитет? Могут ли прививки вызвать аутизм? Нужно ли прививаться беременным? Отвечает врач
Идеальные отношения
Летучие мыши умеют, как известно, летать. Это эффективный, но очень энергозатратный способ перемещения: у этих млекопитающих уровень метаболизма в 34 раза выше, чем у других зверьков такого же размера. Сжигание топлива приводит к выделению свободных радикалов, и это могло бы сократить их век — большинство животных подчиняются формулам «тише едешь — дальше будешь» (крокодилы едят раз в 10 дней и живут больше ста лет) и live fast die young (землеройки съедают один свой вес за день и живут три года).
Geoff Brooks / Unsplash
Но летучие мыши выработали могучие системы — для защиты против свободных радикалов и для починки ДНК, и в результате они живут больше сорока лет. У них уникальная иммунная система: они мирно живут с опухолями, подавляя их рост достаточно, чтобы те их не убивали. И поэтому же летучие мыши обрели самые гармоничные отношения с коронавирусами: эксперименты показали, что эти инфекции не вызывают у них повышения температуры, цитокинового шторма или других бурных реакций. Из-за этого рукокрылые могут содержать в себе по несколько коронавирусов одновременно, и те понемногу размножаются в организме своих летучих хозяев, не причиняя им вреда — как кишечные вирусы у человека, с которыми работала Марина Ворошилова.
Понятно, что это делает летучих мышей природным резервуаром коронавирусов. Плохая новость в том, что мы быстро расширяем территории для сельского хозяйства и живем все теснее рядом с летучими мышами. Только за первые двадцать лет 21 века мы получили три смертоносные новые инфекции от них: SARS (атипичная пневмония, 2002 год), MERS (ближневосточный респираторный синдром, 2012 год) и COVID-19. Возможно, ученые найдут способ плагиата всех этих рукокрылых защит и приспособят их для нас — об этом мечтает генетик из Дублина Эмма Тилинг.
Клин клином
Но пока этого не произошло, нам нужен способ быстро реагировать на так называемые emerging diseases — новые вирусы, вызывающие эпидемии и приходящие из-за резкого изменения отношений человечества с животными, в которых вирусы безбедно живут миллионами лет. Оспа появилась от неизвестного животного с возникновением развитого государства в древнем Египте в 15 веке до н. э. Возможно, и полиомиелит — это плата за египетскую цивилизованность; но он оставался редкой инфекцией до урбанизации капиталистической Европы — первая эпидемия произошла на рубеже 19 и 20 веков. Корь перешла к людям от копытных, когда скотоводы создали большие города в Азии в 6 веке до н. э. Глобализация и урбанизация в последние десятилетия, помимо коронавирусов, дали эпидемии ВИЧ (который до этого сто лет оставался сельской болезнью поедателей шимпанзе), вируса Эбола и вируса Зика — ни от одного из этих новых вирусов мы не смогли вовремя разработать вакцину для предотвращения вспышки.
Живую полиовакцину каждый год прививают миллионам детей во всем мире для защиты от полиомиелита, но так никто и не пробовал применить ее в разгар эпидемии другого вируса, чтобы на несколько недель защитить большие группы людей.
Возможно, самый быстрый и простой путь защиты — это вышибать клин клином, тем более, что у нас есть высокотехнологичный путь для этого, считает сын Ворошиловой и Чумакова, вирусолог Константин Чумаков, который возглавляет научный отдел подразделения по вакцинам в FDA. Он готов вкалывать взрослым людям живой вирус полиомиелита по три раза за эпидемию, а если нужно — то и больше раз. Сейчас Константин Чумаков вместе с Робертом Галло (одним из открывателей вируса ВИЧ) готовит исследование, в котором взрослые американцы за деньги получат стандартную полиовакцину, укол живого, но безопасного вируса полиомиелита, либо плацебо, а потом он попытается заразить их гриппом или коронавирусом сезонной простуды чтобы доказать: инъекция вируса защищает от других вирусов.
СоциалкаСамые опасные эпидемии 21 века: откуда они взялись и как мир их пережил
Похожий эффект отмечают и у другой вакцины — БЦЖ, основное назначение которой — защита от туберкулеза: для нее тоже доказан противовирусный эффект на несколько месяцев. По статистике, при подобной схеме нет побочных эффектов, тем более у взрослых, которые были привиты уже в детстве (при БЦЖ около 1% привитых нуждаются в той или иной форме медицинской помощи после вакцинации). Вакцина дешевая, есть в большинстве стран, и если возникнет новая пандемия, можно быстро развернуть кампанию инъекций. Есть три разных вируса полиомиелита и три разные вакцины; предлагается вкалывать их с интервалом в несколько недель по кругу. Это может защитить население от новых инфекций и гасить вспышки — такие люди не будут болеть, размножать и передавать вирус.
Чумаков говорит, что стимуляция врожденного иммунитета при COVID-19 может быть особенно ценной идеей: отмечено, что вирус сначала умело обманывает эту, первую линию защиты, поэтому легко размножается и передается до наступления симптомов. Ломота и повышение температуры — это как раз признаки ее включения.
Эффективность и безопасность идеи Чумакова еще предстоит доказать, но, возможно, мы узнаем ответ уже до конца текущей пандемии: российские коллеги К. Чумакова проводят исследование на 1500 добровольцах в Кировской области — если мы узнаем, что они не заболели COVID-19, это будет первый в истории случай, когда мы осознанно устроили соревнование между двумя вирусами, дав фору нашему собственному, ручному и — в отличие от уханьского — действительно выведенному в лаборатории. Если сработает, это может стать нашим ответом на любую новую инфекцию, считает Чумаков, и в ожидании новой вакцины и нового лечения мы сможем по желанию принудительно включать врожденный иммунитет.
Свежие комментарии