30 Нобелевских премий: Открытия, изменившие медицину - Лев Иноземцев

Нобелевская премия по физиологии или медицине за 2008 год — особая. Она присуждена трем ученым за два открытия, связанные с вирусами, которые вызывают тяжелые заболевания. Это то, что их объединяет. Но есть и принципиальное различие.

Первое открытие связано с вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), который называют современной чумой. У этого вируса две особенности. Во-первых, он распространяется нетрадиционным образом: через иглы наркоманов, незащищенные гомо- и гетеросексуальные контакты, при переливании зараженной крови. Во-вторых, в отличие от всех предыдущих эпидемий, это медленная инфекция, убивающая, как правило, в течение 10 лет. Пока радикального средства излечения от ВИЧ не нашли, но в случае быстрого обнаружения болезни и лечения антиретровирусными препаратами продолжительность жизни инфицированных людей значительно увеличивается.

ВИЧ обнаружили французские вирусологи Франсуаза Барре-Синусси и Люк Монтанье. Вирусная инфекция была идентифицирована ими в лимфоцитах пациентов на ранних стадиях приобретенного иммунодефицита и в крови у пациентов с поздней стадией заболевания. На основе морфологических, биохимических и иммунологических свойств они охарактеризовали этот ретровирус как первый известный человеческий лентивирус.

Лентивирусы обладают уникальной среди ретровирусов способностью размножаться (реплицироваться) в неделящихся клетках, к тому же они могут доставлять значительное количество генетического материала в клетку хозяина. Внедряясь в лимфоциты (клетки иммунной системы), ВИЧ массивно самовоспроизводится и выводит из строя Т-лимфоциты, что приводит к угнетению иммунитета. Открытие было одним из предпосылок современного понимания биологии болезни и ее антиретровирусного лечения.

Вирусом папилломы человека (ВПЧ) заражены 50–80% населения, ВПЧ — наиболее распространенная инфекция, передающаяся половым путем. Ежегодно у 500 000 женщин во всем мире диагностируют рак шейки матки, и почти половина из них от этой болезни умирает. Это онкологическое заболевание — второе среди наиболее часто встречающихся форм рака у женщин (первое место — у рака молочной железы). ВПЧ обнаруживается у 99,7% женщин с гистологически подтвержденным раком шейки матки. Более 5% всех случаев рака во всем мире вызвано постоянным реинфицированием этим вирусом.

Известно более 100 типов ВПЧ, но не все из них так опасны. Около 40 вирусов инфицируют половые органы, 15 вызывают повышенный риск развития рака шейки матки. В 1970-х годах немецкий врач, профессор Харальд цур Хаузен, предположил, что если опухолевые клетки содержат онкогенный вирус, они должны нести вирусную ДНК, интегрированную в их геном. Следовательно, гены ВПЧ, вызывающие клеточную пролиферацию (размножение), могут использоваться при поиске опухолевых клеток с такой вирусной ДНК. Харальд цур Хаузен более 10 лет разрабатывал эту идею и искал разные типы ВПЧ. Поиск затруднялся тем, что только часть вирусной ДНК была интегрирована в геном хозяина. В 1983 году при биопсии рака шейки матки исследователю удалось идентифицировать ВПЧ-ДНК и таким образом обнаружить новый тип опухолевого ВПЧ — ВПЧ 16. Через год он выделил онкогенные ВПЧ 16 и 18 у пациенток с раком шейки матки.

Исследования Харальда цур Хаузена, в которые поначалу мало кто верил, имели революционные последствия. Открытие достоверной связи рака с вирусом привело к созданию первой противораковой вакцины. Вакцина против наиболее опасных типов ВПЧ 16 и 18 появилась в 2010 году и показывает защитный эффект в 90% случаев.

Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ)

Первоначально ВИЧ возник у шимпанзе. Вероятно, вирус передался людям через кровь от обезьян, на которых велась охота. Расчеты кратности мутирования вируса показывают, что первая передача от обезьяны человеку произошла в Западной Африке около 1900 года. До сих пор неясно, почему эпидемия так резко начала распространяться с 1970 года.

Медицинские отчеты о новом синдроме иммунодефицита появились в 1981 году в журнале The New England Journal of Medicine, и сразу после этого начался поиск возбудителя. В статье было описано течение болезни у 19 молодых людей с тяжелой иммунной недостаточностью, 12 из них на момент написания статьи уже умерли. Все страдали от необычных инфекций и форм рака, которые, как правило, наблюдались только у людей пожилого возраста или у тех, кто получал препараты, угнетающие иммунную систему. Поскольку большинство из той группы мужчин были гомо- или бисексуальны, это состояние сначала было названо «гей-иммунодефицитом». Позже выяснилось, что инфекция может передаваться не только посредством сексуальных контактов, но и от матери ребенку, а также через кровь и получаемые из нее продукты. В следующем, 1982 году было решено, что новое серьезное заболевание следует назвать синдромом приобретенного иммунодефицита. Так СПИД получил свое окончательное название.

Символично, что ВИЧ был обнаружен в Париже, в Институте Пастера, где долгие годы работал Илья Мечников, получивший Нобелевскую премию за изучение иммунитета (см. главу «Открытие иммунитета»). Вирусологи Франсуаза Барре-Синусси и Люк Монтанье анализировали образцы, полученные от врачей, у которых были пациенты с этим загадочным иммунным дефицитом и многими сопутствующими заболеваниями. Ученые полагали, что их причиной может быть ретровирус. Термин «ретровирус» означает, что геном вируса представляет собой РНК. Чтобы включиться в геном своей клетки-хозяина, вирусу сначала необходимо транслировать РНК в ДНК, для этого нужен фермент, называемый обратной транскриптазой.

После встречи вирусологов и клиницистов в декабре 1982 года Франсуаза Барре-Синусси и Люк Монтанье получили пробы из лимфатических узлов пациента с ранними признаками заболевания. Ученым повезло, что для исследования была предоставлена не кровь: ведь лимфа содержала в тысячи раз больше вирусов, чем клетки крови. Клетки из лимфатических узлов культивировали и обнаружили активность ретровирусного фермента, обратной транскриптазы, что прямо указывало на репликацию ретровируса. Удалось найти и клетки-мишени, в которых вирус реплицировался. Ими оказались задействованные в иммунной защите лейкоциты, а именно Т-хелперы. Инфицированные клетки агрегировали, то есть слипались и переставали функционировать. В результате иммунная защита теряла свою эффективность.

С помощью электронного микроскопа было показано, как новообразованные вирусные частицы выделяются из инфицированных клеток. Внешний вид вируса и его морфология показали, что он принадлежит к подгруппе ретровирусов. Это был лентивирус. Кто занимался музыкой, наверняка помнит темп lentо, это слово означает «медленно». Вирусы были названы так, потому что приводили к медленно развивающимся заболеваниям. Однако в деле размножения вирус очень даже быстр: за короткое время появляется огромное количество вирусов, которые убивают зараженные клетки. Выделенный французскими учеными вирус был первым вирулентным лентивирусом, опасным для людей.