МАЛЕНЬКИЕ ПОМОЩНИКИ СМЕРТИ
Мы узнали о появлении новых вирусов и борьбе с ними
Биологи говорят, что вирусы правят этим миром. Многих из них человеку удалось победить, некоторыми мы даже научились управлять, а иные — и вовсе создавать. Однако в мире вирусов мы пока не можем чувствовать себя в безопасности. Они грозят человеку не только болезнями, но и потерей урожая, утратой редких видов животных, сокращением биоразнообразия. Наш обозреватель побывал во Владивостоке, в уникальном исследовательском центре, где ученые изучают новые вирусные угрозы и ищут пути борьбы с ними, и узнал, что: обычные комары могут переносить японский энцефалит, смертность при котором доходит до 50%; в носу морских котиков живут колючие вши, способные уничтожить в животном мире целые популяции; бугристая картошка заражена десятком вирусов.
…Количество вирусов на нашей планете, по экспертным оценкам, прирастает на 15–20% ежегодно; многие из них опасны для человека. Только из стран Азии к нам в страну ежегодно завозится по 200–300 экзотических инфекций. Возникающие и возвращающиеся инфекции, о природе которых ничего не известно, ученые называют дремлющим вулканом, который может проснуться в любую минуту. В свое время в СССР велся мониторинг по выявлению новых возбудителей, потом эта работа была на многие годы заброшена.
— Инфекции не знают границ, учитывая, насколько доступным стал мир, — говорит глава Роспотребнадзора, главный государственный санитарный врач РФ Анна Попова. — Ежегодно мы отмечаем завозные случаи заболеваний, не характерные для наших территорий. Это говорит о необходимости постоянно изучать возбудителей, искать и совершенствовать способы борьбы с ними, в том числе профилактические.
— Инфекционные заболевания — одна из самых актуальных тем для человечества сегодня. Может случиться так, что мы столкнемся с ситуацией, когда у нас не будет лекарств против новой инфекции. Особенно опасно с этой точки зрения соседство со странами Азии, где новые вирусы генерируются постоянно, а инфекционная служба развита слабо, — говорит проректор по медицинским вопросам Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) Юрий Хотимченко.
Вот почему именно на Дальнем Востоке, который граничит с Азией, открылся Международный научно-исследовательский центр по изучению проблем биобезопасности и санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Здесь ученые будут заниматься изучением новых возбудителей болезней, включая пандемические вирусы, и подготовкой специалистов (вирусологов, бактериологов, медиков, эпидемиологов и пр.). Особое внимание уделят молекулярной диагностике: специалистов будут учить работать с отечественными тест-системами, считывающими РНК и ДНК вирусов (ЦНИИ эпидемиологии Роспотребнадзора выпустил уже более 200 таких).
Триллер «Птицы»
…Территория Дальнего Востока уникальна во многих отношениях. Примерно 20 миллионов лет назад здесь был ледник, отделяющий Азию от Сибири, потому тут сохранилось много всего необычного — в том числе в среде возбудителей и переносчиков инфекций.
Здесь южные виды адаптируются к северным условиям. Огромное количество редких вирусов, описанных в научной литературе, пока встречается только здесь. Например, на малых островах в акватории Охотского моря сформированы уникальные экосистемы — с лежбищами ластоногих, редкими птицами. Только здесь обитает иксодовый клещ сурия — носитель десятка опасных вирусов. В советские годы клеща активно изучали, потом бросили. Но в 2015 году российские ученые эту программу возобновили. И выявили несколько новых инфекций.
Кроме того, через Дальний Восток лежит Дальневосточно-Притихоокеанский пролетный путь, соединяющий Азию с Америкой. Подобно гигантскому насосу, миграции диких птиц ежегодно перекачивают гигантское количество вирусов из Юго-Восточной Азии в Северную Евразию. Именно так в нашу страну в свое время попали тяжелый острый респираторный синдром и птичий грипп А субтипа H5N1. Вирус птичьего гриппа H5N1 постоянно мутирует: недавно он проник в Северную Америку и сформировал новый субтип, а потом вернулся к нам с новыми свойствами. «Этот котел постоянно генерирует новые генотипы вируса, за этим нужно постоянно следить. И птичий грипп, и многие птичьи вирусы представляют опасность не только для сельского хозяйства, но и для редких птиц. Например, мы обнаружили у погибших белохвостых орланов вирус Западного Нила — такие вирусы для исчезающих птиц могут оказаться смертельными. Когда был зафиксирован падеж куликовпесочников, оказалось, они были заражены Батаи-подобным вирусом, который опасен и для человека», — говорит заведующий научной лаборатории экологии микроорганизмов ДВФУ Михаил Щелканов.
С комарами на Дальний Восток несколько лет назад попал редкий вид японского энцефалита, смертность при котором достигает 50%, тогда как при обычном она составляет 2–3%. «Его переносят комары, — рассказывает Юрий Хотимченко. — Очаг заболевания регулярно выявляют на юге Приморского края. Ежегодно выявляются 2–3 случая этого заболевания. Но пока мы держим ситуацию под контролем».
А недавно был открыт новый вид колючих вшей, которые переносят риккетсии ластоногих — вредоносные бактерии, возбудители опасных болезней, включая тиф и цингу. Паразитируют они на морских котиках, точнее, в их носовых ходах. При нырянии ластоногие схлопывают ноздри — и вши выживают. Потенциально эти риккетсии могут быть опасными и для людей.
— В этом регионе масса вирусов, мало известных европейским биологам. В 2015 году мы возродили программу экологовирусологического мониторинга на острове Тюлений — с 1989 года здесь не было таких экспедиций. На малых островах в акватории Тихого океана имеют место колоссальные по интенсивности популяционные взаимодействия птиц, млекопитающих, их кровососущих паразитов и вирусов; здесь может происходить адаптация птичьих вирусов к млекопитающим и рождаться пандемические штаммы. Но нет худа без добра. Например, от тонкоклювых с острова Тюлений мы изолировали вирус Ньюкасла с высокой онколитической активностью — с его помощью можно на год продлить жизнь человека, больного, скажем, раком кишечника. Сейчас ученые изучают этот вопрос, — говорит Михаил Щелканов.
Даже медведь может оказаться бешеным
Между прочим, концепция природной очаговости заболеваний родилась в конце 30-х годов прошлого века именно на Дальнем Востоке — разработал ее академик Евгений Никанорович Павловский. Сейчас эта концепция считается базовой во всем мире. «Родилась она на модели клещевого энцефалита, который в этих краях тоже уникален. На Дальнем Востоке встречается четвертый генотип этого вируса (в европей- ской части страны — первый и второй), при котором болезнь протекает тяжелее. В 1937 году на Дальний Восток приезжало большое количество организованных коллективов из европейской части страны, началась вспышка заболевания. Именно тогда сюда была направлена комплексная экспедиция Наркомздрава во главе с академиком Покровским и был открыт клещевой энцефалит», — рассказывает Михаил Щелканов.
А еще ученые обнаружили, что носители опасных инфекций — иксодовые клещи, которые встречаются на Дальнем Востоке и раньше считались южными видами, — преспокойно завоевывают северные территории благодаря тому, что перезимовывают на диких кабанах. Поэтому теперь границы ареала распространения клещевого энцефалита нуждаются в серьезном пересмотре.
В 2014 году ученые ДВФУ совместно с ЦНИИ эпидемиологии изолировали и полностью отсеквенировали геном первого в мире штамма вируса бешенства от бурого медведя. В селе Барабаш Хасанского района Приморья косолапый напал на старушку — она получила серьезные увечья: хищник снял с нее скальп, вывернул легкое… А еще, как оказалось, заразил бешенством. До этого никто в мире не знал, что медведи способны переносить этот вирус. А женщина, между прочим, выжила.
— Мало кто вообще что-то знает о вирусах растений, а ведь это тоже способ манипуляции, — говорит Михаил Щелканов. — Например, сегодня есть вирусы, которые не дают колоситься рису и способны исключить его урожайность на сто процентов в странах Азии. Представьте, что будет, если азиатов оставить без риса?.. В наших коллекциях есть вирусы, способные уничтожить все посевы сои — она просто не зацветет. Или вот картофель — тот, что бугристый, поражен минимум десятком вирусов. Технологии выращивания безвирусного картофеля знали в СССР еще в 70-х годах прошлого века. Это что-то типа ЭКО: берется несколько клеток и выбирается самая живучая из набора. Но, чтобы выращивать такой картофель сегодня, требуются серьезные вложения. Или вот с медом сегодня печальная ситуация. Пчелы стали чаще болеть вирусами, а фермеры обмениваются пчелиными семьями, тем самым вирусы распространяя. Главный поставщик шмелей для опыления полей сегодня — Украина, но проблема в том, что все шмели оттуда тоже заражены. Из злаковых от вирусов страдает в первую очередь кукуруза. Например, из-за вируса кустовой низкорослости ее урожайность может снизиться в разы. Овощные культуры сильно страдают от вируса табачной мозаики. Огурцы становятся кисло-горькими от вируса кольцевой пятнистости. «Часто к нам завозят экзотические растения. Например, на орхидеях везут такие вирусы, что у биологов волосы дыбом. Бромовирусы способны поражать сельхозкультуры вплоть до полного их уничтожения», — продолжает Михаил Щелканов.
Вирусы изучают по генам
Сегодня изучать вирусы стало гораздо проще: есть молекулярные методы диагностики. «Прочитав» ДНК и РНК возбудителей инфекционных заболеваний, ученые могут отвечать на самые сложные вопросы об их свойствах, эволюции и мутациях, находить новые способы лечения и возможности брать под контроль вспышки и эпидемии. «Молекулярная диагностика — это анализ ДНК и РНК белков. Сегодня есть технологии, которые позволяют проследить по геному происхождение вируса вплоть до деревни. Например, в 2011 году была вспышка холеры в Крыму. Был секвенирован геном возбудителя, и оказалось, что возбудитель болезни изначально зародился в одной из деревушек на границе с Непалом, откуда он попал в Мариуполь. Новые диагностические возможности — суперинструмент для понимания маршрутов движения опасных
вирусов», — говорит руководитель отдела молекулярной диагностики и эпидемиологии ЦНИИ эпидемиологии Роспотребнадзора Герман Шипулин.
«Если бы не современные молекулярные методы диагностики, мы бы вряд ли смогли выявить возбудителя геморрагической лихорадки с почечным синдромом, которую назвали «вирус Владивосток». Сейчас очень важно обучить как можно больше специалистов различным методам диагностики вирусов, что позволит вести за ними качественный мониторинг и препятствовать их распространению», — продолжает Михаил Щелканов.
Ученые вспоминают, как во время вспышки дизентерии в Иркутске стали массово погибать дети-инвалиды. Этот случай поверг в шок инфекционистов: в наши дни от поноса умирают крайне редко. Тогда-то впервые и опробовали секвенирование возбудителя болезни. Каково же было удивление экспертов, когда оказалось, что виновником вспышки стал вирус герпеса первого типа. «Вспышки этой болезни ранее фиксировались среди вольных борцов, из-за них даже останавливали соревнования. Сегодня в России есть острая потребность в базах данных генетических последовательностей микроорганизмов — такие в США уже есть», — говорит Герман Шипулин.
Чаще всего из путешествий наши люди привозят разного рода лихорадки и гепатиты. Однако до 40% привозных инфекций сегодня расшифровать не удается. Тесты следующего поколения на основе секвенирования гена существенно облегчат эту задачу. «Есть редкая бактерия, которая паразитирует на деснах собак и вызывает сепсис у людей с ослабленным иммунитетом. В течение трех дней болезнь заканчивается смертельным исходом. Недавно такой ген нашли у одного россиянина — посмертно. А в США ведут регистр таких пациентов. Или, например, сегодня есть диагностические наборы, позволяющие по мокроте выявлять возбудителя пневмонии, однако массово их не применяют и антибиотики людям дают наобум. Разумеется, эту область диагностики нужно развивать», — говорит Герман Шипулин.
С помощью новых технологий секвенирования гена ученые надеются даже спасти популяцию исчезающих амурских тигров (сегодня их осталось 467). Уже у 43 секвенировали геном; в будущем планируют каждому завести генетический паспорт и сохранить их генотип.