Еволюція хвороб: історія боротьби з вірусами

Історія нашого виду — це з вірусами. Свого роду еволюційна гонка озброєнь, у якій немає місця перемир'я. Провідні епідеміологи світу вже не раз висловлювалися про те, що рано чи пізно з'явиться новий інфекційний агент, з яким доведеться битися. Однак у нас, на відміну від противника, є перевага — ми можемо підготуватися до "війни", а нашим кращим зброєю є науковий метод. Наука, позбавлена кордонів і упереджень, раз за разом забезпечує нашій увазі тріумфальну перемогу. Віруси — це крихітні інформаційний системи, закодовані в ДНК або РНК, а їх основна мета — виживання. Щоб вижити, вірусів потрібні ми, а якщо точніше — наші клітини. А наше виживання залежить від знань про віруси і чим більше ми знаємо, тим вище шанси на перемогу.

Знайомство з вірусами

У 1892 році випускник Петербурзького університету Дмитро Івановський зацікавився хворобою листя тютюну — вони сморщивались, покривалися іржавими плямами і засихали. Іванівський припустив, що захворювання має бути збудник. Щоб довести свою теорію, учений розтер листки заражених рослин, а потім отриманий сік профильтровал через полотно. У процідженому соку ніяких хвороботворних бактерій не виявилося, але рослини, які їм поливав Іванський, захворювали в 80% випадків. Тоді вчений припустив, що бактерії, що викликають захворювання дуже маленькі і процідив воду з допомогою фарфорового фільтра — який не пропускає навіть найменші — однак знову безрезультатно. Висновок, який зробив Іванівський, згодом змінив світ — учений припустив про існування настільки маленьких організмів, що їх не видно в оптичний мікроскоп.

Кілька років потому причинами хвороби тютюнових листків зацікавився голландський мікробіолог Мартін Бейеринк. Вчений дійшов висновку, що рослини вражала отруйна рідина, яку він назвав "вірусом" (від лат. — отрута). Однак це був дуже дивний отрута: його концентрація, як це зазвичай буває, ніяк не впливала на результат, а він завжди був один і той же. Джерело отрути залишався таємницею аж до 1932 року, поки професор Уиндел Стенлі з тонни заражених листів не отримав чашку кристалів. Натираючи кристалами листя здорових рослин, він тим самим викликав у них характерні захворювання. Але живі істоти не можуть перетворюватися в кристали.Це призвело Стенлі до висновку, що віруси — крихітні білкові молекули, а не живі організми. А ось вперше побачити вірус вдалося лише через сім років за допомогою електронного мікроскопа.

З появою мікрофотографії ми, нарешті, змогли побачити, як виглядають збудники різних інфекційних захворювань

По суті, — це інформаційна система (закодована в ДНК або РНК), оточений захисною оболонкою і сформована еволюцією для забезпечення своєї власної реплікації і виживання. Всі віруси можна розглядати як генетичні елементи, одягнені в захисну білкову оболонку і здатні переходити з однієї клітини в іншу. Віруси ростуть тільки в живих клітинах однак заражають все — від найпростіших одноклітинних організмів, таких як амеби, до складних багатоклітинних організмів, таких як ми. А от бактерії самі по собі є клітинами і несуть в собі всі молекулярні механізми, необхідні для їх розмноження. Як наслідок, вони мають унікальні біохімічні шляхи, на які діють антибіотики широкого спектру.

Боротьба з поліовірусом

Всю першу половину ХХ століття віруси були причиною небезпечних недуг, одним з яких був поліомієліт — дитячий спинномозковий параліч, що призводить до патологій центральної нервової системи. Незважаючи на те, що перші згадки про поліомієліт зустрічаються в історії Стародавньої Греції та Стародавнього Єгипту, з першої великої світ зіткнувся тільки в 1905 році в Швеції, після чого вірус почав свою подорож по планеті. До 1916 році від поліомієліту в одному тільки Нью-Йорку померло 2 тисячі дітей. А в 1921 році хвороба вбила майбутнього президента США Франкліна Рузвельта. Загалом епідемія поліомієліту в ХХ столітті стала справжнім національним лихом у багатьох країнах.

Після того, як Франклін Рузвельт захворів поліомієлітом, у 1938 році він заснував Національну організацію по боротьбі з поліомієлітом (англ. National Foundation for Infantile Paralysis). Фонд займався збором пожертвувань, які використовувалися для пошуку вакцини і виробництва механічних ліжок для хворих. Тим часом вірус впевнено крокував по планеті. Так, за 1952 рік у США від поліомієліту загинуло 3145 осіб, а залишилися паралізованими більше 20 тисяч. Радянський Союз зазнав порівнянні втрати шість років потому. Все це час найбільш ефективним способом "боротьби" з поліомієлітом були так звані "залізні легені" — камери, в яких роботу дихальних м'язів паралізованих здійснювала зміна тиску повітря. Пацієнти, уражені цією недугою, до кінця життя залишалися в ящиках, звідки стирчала голова і ноги.

Напевно, всі пам'ятають ці червоні краплі — щеплення проти поліомієліту

Винахід вакцини стало можливим лише в середині 1950-х років, але вже до 1961 році поліомієліт був практично знищений. Першу вакцину винайшов лікар Джонас Солк. До того моменту, як він влаштувався на роботу в фонд Рузвельта, вчені вже навчилися розводити на клітинахнирок мавп і за допомогою антибіотиків очищати їх від мікробів. Солк, в свою чергу, вирішив використовувати формалін і перевірити імуногенність на мавпах. У 1952 році отриману вакцину вчений ввів собі, дружині і трьом синам. Вакцина виявилася безпечною і не викликала алергічних реакцій. У 1954 році Солк отримав дозвіл поставити щеплення 5 тисячам американських школярів в Піттсбурзі. Подальший аналіз показав наявність антитіл у крові школярів, а вакцина вченого стала першою ефективною вакциною від поліомієліту.

Новину про винахід вакцини миттєво розлетілася по світу і в США вирушили вчені з усього світу. Великий внесок у винахід остаточної вакцини внесли радянські вчені Михайло Чумаків та Анатолій Смородинцев. Спільна робота радянських та американських вчених відбулася незважаючи на розпал холодної війни. У 1958 році Алберт Себін, лікар дитячої міської лікарні Цинцинатті прийшов до висновку, що коли віруси культивують при зниженій температурі, переможцем в цьому штучно створеному природному відборі стають непатогенні штами. Якщо такий вірус потрапить у шлунок, то почне розмножуватися. Це непатогенная "жива вакцина", а наші антитіла сприймають її як звичайний поліовірус.

Проте використання вакцини Сэбина у США порахували зайвим, так як вакцина Солка працювала. Тоді Себін передав зразки Чумакову, щоб перевірити її ефективність на території СРСР. У січні 1959 року почалася масова імунізація, в ході якої вакцину отримали 15 мільйонів дітей у різних республіках. Незабаром захворюваність поліомієлітом пішла на спад. Але як же вакцина Солка? Виявилося, що багато людей, що пройшли вакцинацію, з-за неї хворіли на поліомієліт. У підсумку найбільшу ефективність показала допрацьована вакцина Сэбина, яка до 1960 році була доступна в більш ніж 100 країнах світу.

Так виглядає CoVID-2019 під мікроскопом

Таким чином, перша половина ХХ століття, включаючи пандемію іспанського грипу та боротьбу з найнебезпечнішим вірусом в історії — віспою, також пройшла під егідою війни з поліомієлітом. На сьогоднішній день людство здобуло практично повну перемогу над великою кількістю небезпечних вірусних інфекцій. Але це не означає, що нам більше ніщо не загрожує. Так, дізнатися про боротьбу з епідемією нового коронавіруса CoVID-2019 читайте в нашому .

Молекулярна історія вірусів

чи Знаєте ви, що у кожного з нас є «вирома» — ряд стійких патогенів, якими ми заражаемся з народження. Наприклад, вірус 1-го типу, вірус (викликає залізисту лихоманку або "хвороба поцілунків" у підлітків) і (також є членом сімейства герпесів) супроводжують нас усе життя. Сучасний аналіз послідовності ДНК дозволяє зробити висновок про те, як довго тривала зв'язок Homo Sapiens з певними вірусами. Так, дані про те, що лінії вірусу людини Типу 1 (HTLV1), який викликає лейкемію та інші захворювання — супроводжували людство протягом багатьох тисяч років.

Туберкульоз і , як з'ясувалося завдяки молекулярній аналізу, нерідко ставали причиною смерті в Давньому Єгипті — не виключено, що сліди цих вірусів будуть виявлені в більш древніх ДНК з єгипетських мумій, що датуються. Наявні на сьогоднішній день дані свідчать про те, що єгиптяни страждали віспу та поліомієліт. Китайський педіатр Ван Цюань (1495-1585) виявив віспу, і приблизно в той же час китайці почали процес "імунізації" здорових людей шляхом вдування в ніс порошкоподібного матеріалу. Впізнавані опису спалахів грипу датується 1580 роком, причому в кожному з 19-го і 20-го століть було по три такі події. За винятком ВІЛ / Сніду, який можна розглядати як "процес" (з 1981 року) пандемію, найстрашнішою пандемією сучасності все ж був іспанський грип 1918/19 або "іспанка", яка забрала життя 50 мільйонів чоловік.

У Стародавньому Єгипті були малярія, туберкульоз і, можливо, віспу та поліомієліт

З цієї причини не варто дивуватися появі штамів вірусів. Як і всі інші організми на нашій планеті, віруси пристосовуються до мінливих умов навколишнього середовища. Більш того, все частіше можна спостерігати випадки, коли вірус передається людині від тварин. Так, грип H1N1 ймовірно, «перескочив» від птахів до людей, а такі віруси як SARS та MERS, спалахи яких виникли в 2000-х, дісталися нам від кажанів. Але розвиваючись, ми подарували вірусів перевага — глобалізацію. Відкриті кордони, можливість подорожувати в будь-яку точку світу, доставка товарів та продуктів харчування у різні точки планети — все це віруси взяли на озброєння.

Так, вірус імунодефіциту людини 1-го типу (HIV1) — найбільш помітна форма синдрому набутого імунодефіциту людини (СНІД), "перескочив" до людей також в першій половині ХХ століття. Імовірно, це сталося, коли мисливець порізав руку, вбиваючи інфікованого шимпанзе. Потім, як це часто буває, ВІЛ-1 поширювався між людьми, поки в 1981 були зафіксовані перші випадки Сніду в США. Необхідно розуміти, що дуже багато і різноманітні фактори впливають на подібні вторгнення хвороб від інших видів у наше життя. Збільшення чисельності населення, виникнення міст-мільйонників, висока щільність населення і тісний контакт з дикими тваринами здатні привести до спалаху самих різнихінфекцій. Сукупність величезної кількості факторів в результаті призвела до появи .

Справа (не тільки) в людях

Ми, звісно, не єдиний вид, який може раптово заразитися від інших хребетних. (CDV), наприклад, була виявлена у плямистих гієн Серенгеті, а регулярні спалахи у львів, схоже, відбулися безпосередньо від собак або інших диких тварин, включаючи гієн. Сьогодні відомо, що CDV пов'язаний як з вірусом нині знищеної чуми великої рогатої худоби, так і з кором людини, які ближче один до одного. дозволяє припустити, що ці два патогена розійшлися близько 1000 років тому, можливо, від предкового вірусу, який не ідентичний ні того, ні іншого.

врятувала мільйони життів

Сьогодні, незважаючи на тріумфальну перемогу деяких хвороб, проблеми з вакцинацією залишаються в регіонах, які по суті є зонами військових дій. Ми могли б також викорінити кір, але цьому перешкоджають деякі батьки в розвинених країнах, які вважають, що вони не несуть відповідальності за імунізацію своїх дітей проти стандартних інфекцій. До речі, наш спеціальний матеріал про щеплення допоможе зрозуміти чого саме бояться противники вакцинації. Між тим, кір є одним з найбільш заразних патогенів, а в дорослому віці легко може стати причиною смерті.

Існує величезна кількість вірусів, які можуть погубити нас. Багатьом з них ще тільки належить з'явитися