Птичий грипп геном вируса

Обновлено: 22.04.2024

Георгий Александрович Базыкин — кандидат биологических наук, заведующий сектором молекулярной эволюции в Институте проблем передачи информации им. А. А. Харкевича РАН, ведущий научный сотрудник лаборатории эволюционной геномики факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ им. М. В. Ломоносова. Занимается изучением различных вопросов биологической эволюции с использованием методов геномики и биоинформатики.

Юрий Эдуардович Стефанов — кандидат биологических наук, научный сотрудник Института молекулярной биологии РАН им. В. А. Энгельгарта и научный консультант студии научного дизайна Visual Science. Область научных интересов — эволюция мобильных генетических элементов, трехмерное компьютерное моделирование вирусных частиц.

В общественном сознании закрепилось довольно легкомысленное отношение к гриппу. Действительно, зачастую его симптомы не тяжелее простудных, да и беспокоит он нас не дольше недели, причем проходит обычно без всякого лечения. Однако история взаимодействий человека и вируса гриппа требует более серьезного подхода к этому патогену. Достаточно вспомнить, что одни из самых страшных пандемий прошлого века были вызваны этим вирусом * . Да и обычный сезонный грипп далеко не безвреден: по оценкам Всемирной организации здравоохранения, ежегодно от него и связанных с ним осложнений умирают сотни тысяч человек (в первую очередь, пожилые люди, младенцы и страдающие хроническими заболеваниями), а в годы тяжелых пандемий — миллионы. По числу унесенных жизней среди инфекционных заболеваний грипп уступает, пожалуй, только ВИЧ. Основная проблема профилактики и лечения гриппа связана с тем, что вирус очень быстро меняется, и каждый год мы имеем дело с его новыми формами, поведение которых далеко не всегда можно предсказать. Очередным шагом на пути к пониманию изменчивости вируса гриппа стал компьютерный анализ последовательностей аминокислот в белках вируса и нуклеотидов в его геноме.

Первая в мире полная достоверная модель вируса гриппа A/H1N1 с атомным разрешением, созданная в рамках проекта Viral Park компании Visual Science при участии Национального центра биотехнологии в Мадриде. Цель проекта — построение научно достоверных 3D-моделей распространенных вирусов человека с максимальной детализацией. Специалисты Visual Science собирают воедино данные огромного количества работ по молекулярной биологии, вирусологии и кристаллографии вирусов, мнения экспертов ведущих научных центров мира и результаты молекулярного моделирования, полученные научным отделом компании. Модель в значительной степени построена на основе данных, опубликованных исследовательскими коллективами под руководством: Хуана Ортина (Испанский национальный центр биотехнологий, Мадрид, Испания), Такеши Нода (Университет Токио, Япония), Роба Ригро (Отдел взаимодействий вируса и клетки, Гренобль, Франция) и Питера Розенталя (Национальный институт медицинских исследований, Лондон, Великобритания). Точное строение генома вируса гриппа удалось смоделировать благодаря сотрудничеству с Хайме Мартин-Бенито (Испанский национальный центр биотехнологий, Мадрид, Испания), группа которого добилась уникальных результатов в описании упаковки вирусного генетического материала. Создатели модели: Иван Константинов (руководитель проекта), Юрий Стефанов (научный консультант), Анастасия Бакулина (ведущий молекулярный моделлер), Дмитрий Щербинин (молекулярный моделлер), Александр Ковалевский (3D-моделлер)

Сегментированный геном

Общая длина генома вируса гриппа составляет приблизительно 13 500 нуклеотидов [2]. Три самых крупных (примерно по 2300 нуклеотидов) его сегмента (PA, PB1 и PB2) кодируют вирусную полимеразу — белок, копирующий РНК и состоящий из трех крупных субъединиц. Четвертый по длине (около 1750 нуклеотидов) сегмент (HA) отвечает за синтез гемагглютинина. Этот белок заякорен в липидной оболочке вируса и отвечает за его проникновение в клетку, связываясь с рецептором на поверхности клеточной мембраны [3]. В зависимости от того, какой именно вариант гемагглютинина несет вирус, связывание может быть более или менее крепким. После этого клетка поглощает вирус, помещая его в мембранный пузырек внутри цитоплазмы. Большинство макромолекулярных комплексов, поглощаемых таким образом, перевариваются клеткой. Однако вирус избегает этой участи: его мембрана сливается с мембраной пузырька, в результате чего ее содержимое оказывается в цитоплазме. В этом процессе гемагглютинин также играет важную роль. Затем геном вируса проникает в ядро, где с него может начать считываться информация.

Сегмент размером около 1550 нуклеотидов (NP) кодирует нуклеопротеин — белок, необходимый вирусу для упаковки РНК. Множество копий такого белка распределяется по каждому из геномных сегментов, связываясь с молекулой нуклеиновой кислоты. В результате фрагменты генома образуют нуклеопротеидные тяжи, сложенные пополам и закрученные в спираль, к каждому из которых прикрепляется своя копия полимеразного комплекса [4].

Сегмент M1/M2 длиной 1000 нуклеотидов, в соответствии со своим названием, кодирует сразу два белка — М1 и М2. Из молекул первого из них образован слой (матрикс), подстилающий вирусную липидную оболочку. Обычно М1 играет ключевую роль в формировании вирусных частиц, поскольку он взаимодействует одновременно с поверхностными белками вируса и внутренними компонентами вирусной частицы. Задача матриксного белка — собрать все составляющие воедино [6]. Белок М2 выполняет роль ионного канала. Он расположен в липидной оболочке вируса и способствует его распаковке в цитоплазме клетки [7].

Последний, самый короткий (из 865 нуклеотидов) сегмент РНК вируса гриппа отвечает за синтез двух белков, которые не попадают в зрелую вирусную частицу. Эти белки называются NS1 и NEP. Первый необходим вирусу, в частности, для того, чтобы блокировать считывание информации с клеточных молекул РНК [8]. Благодаря ему клетке приходится синтезировать преимущественно вирусные белки, оставляя свои собственные нужды. Второй белок, NEP, обеспечивает транспорт новообразованных геномных комплексов вируса из ядра к клеточной мембране, где происходит сборка вирионов [9].

Новые штаммы и поиск реассортаций

Классификация штаммов вируса гриппа основана прежде всего на том, какие именно варианты гемагглютинина и нейраминидазы входят в его состав. Широко известные комбинации букв H и N в сочетании с порядковыми номерами (например, H3N2) как раз и обозначают подтип вируса: гемагглютинин 3, нейраминидаза 2. Таких подтипов десятки, однако человека заражают лишь немногие — обычно те, у которых не слишком большие номера N и H. Наиболее давние хозяева вируса гриппа — птицы, от которых новые штаммы время от времени передаются домашнему скоту и, прямо или опосредованно, людям [10]. Чем более долгий период коэволюции провели вместе патоген и хозяин, тем менее болезненным становится их совместное существование. Птичьи штаммы вируса зачастую оказываются очень опасными после передачи новым хозяевам [11].

Известно, что именно реассортации сегментов РНК привели к возникновению штаммов, которые вызвали пандемии азиатского и гонконгского гриппа в 1957 и 1968 гг., унесшие около 2,5 млн жизней [12]. Возможно, что и испанский грипп начала прошлого века, число жертв которого шло на десятки миллионов, тоже появился в результате такой эволюционной схемы [13].

Подобное исследование можно провести с использованием геномов вируса гриппа, опубликованных в свободном доступе. Избрав в качестве объекта штаммы H3N2, можно составить выборку из 1376 сегментированных геномов, а затем сравнить между собой филогенетические деревья для этих вирусов, построенные в отдельности по каждому из геномных сегментов [15].

В результате такого сравнения оказалось, что число реассортаций примерно сопоставимо для разных сегментов: в ходе эволюции гриппа в популяции человека каждая пара сегментов в недавнем прошлом реассортировала около 50 раз.

Последствия реассортаций

После того как ветви, в которых произошли реассортации, были обнаружены, стало возможным оценить их влияние на накопление в сегментах вирусного генома точечных замен. Для этого можно сравнить время, прошедшее между каждой такой заменой и ближайшей предшествующей ей реассортацией, с тем, которое бы ожидалось из компьютерной модели, если бы реассортации не влияли на замены. Проведенный анализ показал, что по крайней мере в пяти из восьми сегментов генома мутации ускоренно накапливаются после реассортации. Наиболее ярко эффект проявился для нейраминидазы и белка PB1. Ускорение аминокислотных замен после реассортаций вирусных геномов указывает на то, что в такие периоды эволюции вируса гриппа прежде всего происходит адаптация белков к новому генетическому окружению. Из-за того, что вирусные белки взаимодействуют между собой, молекулы из разошедшихся штаммов вынуждены какое-то время изменяться, приспосабливаясь друг к другу.

Интересно, что у нейраминидаз наблюдалось 30 замен, расстояние от которых до ветви, несущей реассортацию, меньше того эволюционного расстояния, на котором мы бы ожидали встретить одну случайную синонимичную замену в гене данного белка. Такой результат свидетельствует о том, что все эти 30 мутаций произошли и закрепились необычайно быстро, и что необходимость быстрой адаптации возникла именно благодаря тому, что соответствующий сегмент генома попал в новое генетическое окружение.

Реассортация — это резкое эволюционное изменение, которое поначалу может снижать общую приспособленность вируса к условиям окружающей среды и к организму-хозяину. Однако иногда оказывается, что из-за такой перетасовки белков из разных штаммов новая форма патогена оказывается более приспособленной, чем штаммы-предшественники, получая возможность эффективнее распространиться [18]. Похоже, что за коррекцию первичного вредного эффекта от реассортации как раз и отвечают быстро закрепляющиеся адаптивные мутации.

Предсказания, полученные только статистическими методами, — путем анализа последовательностей белков и кодирующих их генов, — конечно, не могут иметь стопроцентную точность. Действительно ли взаимодействуют две определенные аминокислоты, можно проверить экспериментально. Однако каждый белок вируса состоит из сотен аминокислот, так что возможны десятки тысяч разных взаимодействий. Постановка такого числа экспериментов практически неосуществимы. Биоинформатический анализ позволяет расставлять приоритеты: выбирать и анализировать только те аминокислоты, которые участвуют во взаимодействиях, экономя время и силы экспериментаторов. Кроме того, такой подход позволяет понять, насколько взаимодействия, приводящие к вредности реассортаций, распространены на уровне всего генома.

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 13-04-02098) и Министерства образования и науки Российской Федерации (проект 11.G34.31.0008).

Литература
1. Steinhauer D. A., Domingo E., Holland J. J. Lack of evidence for proofreading mechanisms associated with an RNA virus polymerase // Gene. 1992. V. 22. № 2. P. 281–288.
2. Teng Q., Hu T., Li X. et al. Complete genome sequence of an H3N2 avian influenza virus isolated from a live poultry market in Eastern China // J. Virol. 2012. V. 86. № 21. P. 11944. DOI: 10.1128/JVI.02082-12.
3. Carr C. M., Kim P. S. A spring-loaded mechanism for the conformational change of influenza hemagglutinin // Cell. 1993. V. 73. № 4. P. 823–832.
4. Arranz R., Coloma R., Chichуn F. J. et al. The structure of native influenza virion ribonucleoproteins // Science. 2012. V. 338. № 6114. P. 1634–1637. DOI: 10.1126/science.1228172.
5. Kamali A., Holodniy M. Influenza treatment and prophylaxis with neuraminidase inhibitors: a review // Infection and Drug Resistance. 2013. № 6. P. 187–198. DOI: 10.2147/IDR.S36601.
6. Nayak D. P., Hui E. K., Barman S. Assembly and budding of influenza virus // Virus Res. 2004. V. 106. № 2. P. 147–165.
7. Lear J. D. Proton conduction through the M2 protein of the influenza A virus; a quantitative, mechanistic analysis of experimental data // FEBS Lett. 2003. V. 552. № 1. P. 17–22.
8. Hale B. G., Randall R. E., Ortнn J. et al. The multifunctional NS1 protein of influenza A viruses // J. Gen. Virol. 2008. V. 89. № 10. P. 2359–2376. DOI: 10.1099/vir.0.2008/004606-0.
9. Robb N. C, Smith M., Vreede F. T. et al. NS2/NEP protein regulates transcription and replication of the influenza virus RNA genome // J. Gen. Virol. 2009. V. 90. № 6. P. 1398–1407. DOI: 10.1099/vir.0.009639-0.
10. El Zowalaty M. E., Bustin S. A., Husseiny M. I. et al. Avian influenza: virology, diagnosis and surveillance // Future Microbiol. 2013. V. 8. № 9. P. 1209–1227. DOI: 10.2217/fmb.13.81.
11. Kaplan B. S., Webby R. J. The avian and mammalian host range of highly pathogenic avian H5N1 influenza // Virus Res. 2013. V. 178. № 1. P. 3–11. DOI: 10.1016/j.virusres.2013.09.004.
12. Kilbourne E. D. Influenza pandemics of the 20th century // Emerg. Infect. Dis. 2006. V. 12. № 1. P. 9–14.
13. Suzuki Y. A phylogenetic approach to detecting reassortments in viruses with segmented genomes // Gene. 2010. V. 464. № 1–2. P. 11–16. DOI: 10.1016/j.gene.2010.05.002.
14. Nagarajan N., Kingsford C. GiRaF: robust, computational identification of influenza reassortments via graph mining // Nucleic Acids Research. 2011. V. 39. № 6. e34. DOI: 10.1093/nar/gkq1232.
15. Neverov A. D., Lezhnina K. V., Kondrashov A. S., Bazykin G. A. Intrasubtype Reassortments Cause Adaptive Amino Acid Replacements in H3N2 Influenza Genes // PLoS Genet. 2014. V. 10. № 1. e1004037. DOI: 10.1371/journal.pgen.1004037
16. Wolf Y. I., Viboud C., Holmes E. C. et al. Long intervals of stasis punctuated by bursts of positive selection in the seasonal evolution of influenza A virus // Biol. Direct. 2006. V. 1. P. 34.
17. Kryazhimskiy S., Dushoff J., Bazykin G. A. et al. Prevalence of epistasis in the evolution of influenza A surface proteins // PLoS Genet. 2011. V. 7. № 2. e1001301. DOI: 10.1371/journal.pgen.1001301.
18. Li K. S., Guan Y., Wang J. et al. Genesis of a highly pathogenic and potentially pandemic H5N1 influenza virus in eastern Asia // Nature. 2004. V. 430. № 6996. P. 209–213.
19. Ferguson N. M., Fraser C., Donnelly C. A. et al. Public health. Public health risk from the avian H5N1 influenza epidemic // Science. 2004. V. 304. № 5673. P. 968–969.
20. Yong E. Influenza: Five questions on H5N1 // Nature. 2012. V. 486. № 7404. P. 456–458. DOI: 10.1038/486456a.
21. Herfst S., Schrauwen E. J., Linster M. et al. Airborne transmission of influenza A/H5N1 virus between ferrets // Science. 2012. V. 336. № 6088. P. 1534–1541. DOI: 10.1126/science.1213362.
22. Imai M., Watanabe T., Hatta M. et al. Experimental adaptation of an influenza H5 HA confers respiratory droplet transmission to a reassortant H5 HA/H1N1 virus in ferrets // Nature. 2012. V. 486. № 7403. P. 420–428. DOI: 10.1038/nature10831.
23. Russell C. A., Fonville J. M., Brown A. E. et al. The potential for respiratory droplet-transmissible A/H5N1 influenza virus to evolve in a mammalian host // Science. 2012. V. 336. № 6088. P. 1541–1547. DOI: 10.1126/science.1222526.

Вирусы гриппа человека принадлежат к семейству Orthomyxoviridae, в которое входят вирусы гриппа серотипов А, В и С, вирусы рода thogotovirus (переносится клещами и инфицирует людей), вирус ISA (инфицирует рыб), а также несколько других недавно описанных арбовирусов. Только вирусы гриппа А и В вызывают эпидемии среди людей.

В зависимости от основных антигенных детерминант, трансмембранных гликопротеинов гемагглютинина (Н или HA) и нейраминидазы (N или NA) вирусы гриппа A подразделяются на 18 подтипов Н (Н1–Н18) и 11 подтипов N (N1–N11). Подтипы вирусов гриппа А и B далее классифицируются по штаммам. Номенклатура изолятов вируса гриппа включает в себя: тип вируса гриппа (А или В), вид животного-хозяина (опускается, если происхождение человеческое), географическую локализацию, серийный номер, год изоляции и, наконец, варианты Н и N в скобках.

Пример описания человеческого изолята – A/Brisbane/10/2007(H3N2).

Пример птичьего изолята – A/duck/Hunan/795/2002(H5N1).

Геном и белки

Гликопротеин HA прикрепляется к своему клеточному рецептору, сиаловой кислоте (N-ацетилнейраминовой кислоте). Наличие и расположение в организме различных типов сиаловых кислот различается у людей, птиц и других животных, что является основной причиной специфичности хозяина. Привязывание HA к сиаловой кислоте приводит к проникновению вируса внутрь клетки путем слияния мембран. Углеводы, содержащие сиаловую кислоту, обнаруживаются в клетках различных типов. Поэтому репликация вируса может происходить в клетках слизистой оболочки дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта, в эндотелиальных слоях, миокарде и головном мозге. Вирусы гриппа также, как выяснилось, могут вызывать вирусемию (наличие вируса в крови).

Другой поверхностный гликопротеин вирусов гриппа – NA – действует как фермент отщепления сиаловой кислоты от молекулы HA, облегчающий высвобождение вируса из клетки. НА является мишенью для противовирусных препаратов, называемых ингибиторами нейраминидазы, таких как осельтамивир и занамивир. NA является также важным антигеном вируса гриппа.

Белок М2 требуется для эффективной репликации и является мишенью для противовирусных препаратов группы адамантанов (амантадин и римантадин), используемых только против вируса гриппа А.

Репликация и инфекционность

Цикл репликации вирусов гриппа, от момента проникновения и до формирования новой вирусной частицы, является очень коротким: выделение первых вирусов гриппа из инфицированных клеток происходит всего через 6 часов. Инфекционность частиц вируса гриппа зависит от температуры, уровня рН, солености воды и ультрафиолетового облучения. При 4 °С период половинного сокращения инфекционности – около 2–3 недель в водной среде, время выживания вируса в нормальных условиях окружающей среды короче. Вирусы птичьего гриппа выживают в птичьем помете и выделениях в течение до 4 недель, в зависимости от типа вируса, вида отходов, температуры и других условий окружающей среды.

Вирусы гриппа могут быть инактивированы при помощи дезинфектантов с содержанием хлора или гипохлорита, а также спиртов и разрушаются при температуре выше 70 °С.

Контакты ▼

Академик РАМН О. КИСЕЛЕВ, директор НИИ гриппа РАМН (Санкт-Петербург).

Вирус птичьего гриппа птиц H5N1 (показан желтым цветом), растущий в клеточной культуре. В последнее время именно этот вирус вызывает всплески заболеваемости гриппом среди перелетных и домашних птиц.

Схематическое изображение вируса гриппа типа А. Геном вируса состоит из восьми сегментов РНК. Подтипы вируса гриппа А отличаются вариантами гемагглютинина HA (16 вариантов) и нейраминидазы NA (9 вариантов).

Распространение птичьего гриппа, по данным ВОЗ, на октябрь 2005 года. Красным цветом показаны районы, где наблюдались вспышки заболевания среди домашних птиц.

Дезинфекция электрички, следовавшей по районам, где был введен карантин из-за птичьего гриппа. Бухарест, 2005 год.

Академик РАМН О. КИСЕЛЕВ, директор НИИ гриппа РАМН (Санкт-Петербург). - В последнее время вспышки гриппа среди птиц приобрели массовый характер. А случались ли подобные эпидемии раньше?

- Птицы стали переносчиками вирусов гриппа миллионы лет назад. Можно сказать, что они являются резервуаром всех вирусов гриппа подтипа А, существующих в природе. Вируса подтипа В у них нет. Птичий "резервуар" сложился генетически в результате эволюции.

Вирусы птичьего гриппа выделены еще в 30-е годы прошлого века, их эволюцию серьезно изучают специалисты по экологической вирусологии в нашей стране и за рубежом. Медикам известны генеалогия этих вирусов, их геном, свойства. Собраны большие коллекции непатогенных - неопасных для человека - птичьих вирусов. "Обычный" вирус птичьего гриппа не передается от птицы к человеку и от человека к человеку. Но время от времени "резервуар" выдает варианты, опасные для людей. Кстати, изучение происхождения вирусов гриппа животных и человека показало, что все они имеют один эволюционный источник - вирусы гриппа птиц.

- Что должно произойти с вирусом птичьего гриппа, чтобы он стал патогенным для человека? Каковы механизмы "перерождения" вируса птичьего гриппа в "человеческий"?

- Традиционная вирусная цепочка начинается с диких водоплавающих птиц. Установлено, что они являются носителями всех 16 подтипов вирусов гриппа А, а самых примитивных сочетаний поверхностных антигенов (гемагглютинина НА и нейраминидазы NA. - Прим. ред. ) у этих вирусов насчитывается до 254. Каждый год перелетные птицы генерируют различные вариации вируса гриппа А в своем организме. И это при температуре тела 42,5 о C. То есть вирус птичьего гриппа выживает в условиях, при которых человек уже находится в полуобморочном состоянии.

Останавливаясь в прудах со стоячей водой, перелетная птица привносит туда с фекалиями вирус, способный жить до 400 суток - естественно, при оптимальных температурах - от 10-12 до 30 о С. Вирус через воду передается водоплавающей домашней птице, а от нее - другим домашним пернатым. Наиболее чувствительны к инфекции индюки и куры. Далее вирус гриппа может перейти к свиньям, что уже несет угрозу человеку. Дело в том, что на поверхности мембраны клеток свиньи имеются два типа рецепторов, к которым способен прикрепляться вирус гриппа: один - птичий вариант, а другой - человеческий. Причем ровно половина на половину. Поэтому свинья может стать промежуточным хозяином как птичьего, так и человеческого вируса гриппа. Когда два вируса - человеческий и птичий - инфицируют одни и те же клетки, потомство этих вирусов наследует наборы РНК-сегментов обоих вирусов. И в результате их взаимопроникновения (реассортации) иногда рождается третья высокопатогенная особь вируса, способная преодолевать межвидовые барьеры и передаваться человеку и птице. Неслучайно, по статистике, число летальных исходов от гриппа велико, если человек заразился в сельской местности.

Кроме того, в самом вирусе гриппа птиц происходят постоянные мутации генов, определяющих так называемый диапазон хозяев. Это гены гемагглютинина (НА), которые управляют вхождением вируса в клетку хозяина, и внутренние гены вируса, непосредственно отвечающие за подавление иммунитета хозяина. В результате этих мутаций также может появиться вирус, опасный для человека.

- В Юго-Восточной Азии высокая плотность населения сочетается с интенсивным животноводством и птицеводством. Это очень подходящие условия для изменчивости вирусов гриппа. В итоге вирус гриппа птиц начал преодолевать межвидовые барьеры - им стали болеть и животные и люди. Интересно, что в Среднеазиатском регионе, где происходит интенсивный обмен вирусами гриппа между дикими перелетными птицами и домашними животными, но в силу культурных и религиозных традиций отсутствует свиноводство, и вероятность зарождения пандемических вирусов намного ниже, чем, например, в Китае.

- Вирусы гриппа, вызвавшие пандемии ХХ века (в 1918, 1957, 1968 годах), имели птичье происхождение или все-таки человеческое?

- Все пандемические вирусы ХХ века в той или иной степени содержали сегменты РНК гриппа птиц. Можно сказать, что они имели "птичий след".

- Это чисто птичий вирус, но он постоянно изменяется, все больше и больше адаптируясь к организму человека. И все-таки, я думаю, что этот вирус не вызовет пандемию гриппа среди людей. Чтобы стать пандемическим, он должен претерпеть серьезные изменения - реассортацию или дополнительные мутации. Ведь, как я уже говорил, во всех пандемических вирусах ХХ столетия были как птичьи, так и человеческие сегменты РНК.

- Довольно широко распространено мнение, что угроза птичьего гриппа - искусственно раздутая "страшилка", выгодная крупным транснациональным птицеводческим и фармацевтическим компаниям. Как вы можете это прокомментировать?

- Вирус H5N1 образца 2004-2005 годов действительно претерпел изменения и стал более опасным, чем раньше. Об этом свидетельствует столь большое количество погибшей домашней птицы. В результате увеличивается и риск заболевания людей. В 1997 году первую вспышку эпидемии среди птиц в Гонконге удалось локализовать благодаря тому, что было уничтожено все поголовье домашней птицы в стране. Теперь это сделать невозможно - вирус распространился по всей Азии. А уж одновременные вспышки птичьего гриппа в Японии, Китае, во Вьетнаме, в Таиланде, России, Казахстане исторически беспрецедентны. Существует опасение, что новый штамм вируса птичьего гриппа может поразить весь мир.

Пока вирус не передается от человека к человеку, но из-за эпидемии среди птиц такая передача становится все более вероятной. Необходима всего лишь "правильная" рекомбинация между штаммом H5N1 и вирусом гриппа человека. Это может произойти, если кто-либо из людей или животных заболеет человеческим и птичьим гриппом одновременно. Как только птичий вирус приобретет способность распространяться от человека к человеку, может начаться пандемия, поскольку в человеческой популяции иммунитет против птичьих вирусов низок или отсутствует вовсе. Результаты последних исследований свидетельствуют о том, что "испанка" 1918 года унесла более 40 млн жизней потому, что тот вирус гриппа эволюционировал из птичьего и содержал уникальные белки-антигены (HA и NA), к которым у человека не было иммунитета. Кроме того, достоверно установлено, что ряд внутренних белков вируса "испанки", тоже птичьего происхождения, имели выдающуюся способность к подавлению иммунитета человека.

Вирус птичьего гриппа может сохраняться в течение многих лет при температуре ниже _70 о С. Следовательно, повышается опасность сохранения вируса в охлажденном и замороженном мясе домашней птицы. Но, к счастью, в прожаренном курином мясе или после варки инфекционного вируса быть не может. Интересно, что вирус категорически не выдерживает и процедуры последовательного замораживания и оттаивания.

То, что случилось осенью 2005 года в российских регионах, когда падеж птичьего поголовья приобрел характер эпидемии, заставило наших ученых забить тревогу. Так что угроза всплеска заболеваемости птичьим гриппом среди людей - реальность, а не придуманная кем-то страшилка.

- Если вирус H5N1, скорее всего, не станет пандемическим, то почему все вакцины от птичьего гриппа сейчас создаются на его основе?

- Все страны обязаны иметь эту вакцину как резервную, на случай массового распространения именно этой разновидности птичьего гриппа. А когда появится новый вирус, тогда будет и новая вакцина. В гриппозной проблеме так бывает всегда. Каждый год мы анализируем ситуацию и предлагаем новые композиции вакцин. Смена вакцинных штаммов происходит в среднем через два-три года. Может быть, через один-два года появится новый кандидат на основе другого штамма вируса птичьего гриппа.

- В НИИ гриппа разработана новая вакцина от птичьего гриппа. Расскажите о ней .

- На самом деле вакцина разработана в рамках Всемирной организации здравоохранения. Сегодня быстро решить проблему создания вакцины, не сотрудничая с зарубежными учеными, без здоровой корпоративности невозможно. Основной базовый штамм H5N1 получен из Национального института биологических стандартов и контроля Джона Вуда в Лондоне. Эта работа была опубликована в "Nature" в середине прошлого года. Прошлым летом мы изучали вирус как кандидата в вакцинные штаммы. И в августе на совещании у главного санитарного врача России пришли к выводу, что необходимо готовить вакцину на основе этого штамма и сдавать ее в производство. Аналогичные вакцины создаются и в других странах. Так, американцы уже запустили вакцину от птичьего гриппа в производство. Сейчас они готовят к производству новую вакцину из индонезийского изолята. А в России по вине производителей сроки выпуска вакцины от птичьего гриппа до сих пор не определены.

- А почему нельзя сконструировать универсальную вакцину против всех возможных сочетаний антигенов вируса гриппа?

- В мире уже есть несколько проектов универсальной вакцины против гриппа. По сложности такой проект сопоставим если не с полетом на Марс, то с чем-то близким к этому. И наш институт тоже работает над данной проблемой, причем практически без всякого финансирования. Думаю, при наличии денег сделать такую базисную вакцину мы в состоянии.

- Теоретически возможно ли сделать организм человека неуязвимым для вирусов гриппа?

- Защитить организм человека от вируса гриппа вполне возможно на генетическом уровне. Но всем известно, что генетические манипуляции любого толка на геноме человека категорически запрещены. А применительно к птицам и животным вероятность такого подхода существует. Так, например, американские генетики предлагают внедрить в ДНК птицы гены, кодирующие белковые структуры, нейтрализующие антигенные молекулы вируса гриппа (так называемые антисмысловые структуры). При наличии таких белков вирус птичьего гриппа не сможет прикрепиться к клеткам хозяина. Как генетик по базовому образованию, могу сказать, что вполне вероятно, человечеству придется пойти по пути генетической модификации, обеспечивая безопасность сельскохозяйственных и диких животных.

- Как можно обезопасить себя от гриппа, включая птичий, без вакцинопрофилактики?

Для профилактики и лечения гриппа, в том числе птичьего происхождения, НИИ гриппа рекомендует отечественные препараты, входящие в состав набора: "Интерферон гамма человеческий рекомбинантный" ("Ингарон") и "Интерферон альфа-2b человеческий рекомбинантный" ("Альфарона"). Лекарство просто закапывают в нос. Набор можно приобрести в аптеке без рецепта. Особо хочется подчеркнуть, что эти препараты, созданные учеными Москвы совместно с санкт-петербургским НИИ гриппа РАМН, проявляют высокую терапевтическую активность и на модели птичьего гриппа. Только своевременно начатая профилактика гриппа может предотвратить развитие тяжелого течения заболевания с непрогнозируемым исходом.

- Насколько вероятна смерть человека, если он все же заболеет птичьим гриппом?

- Несмотря на опасность вируса, летальный исход от любой гриппозной инфекции - чрезвычайное событие. В первую очередь следует вовремя обращаться к врачу и правильно лечить инфекцию. Вероятность смерти от птичьего гриппа в значительной степени зависит от здоровья пациента и от организации системы здравоохранения в стране. По мнению специалистов НИИ гриппа, смерть от гриппа в наше время - чрезвычайное событие.

- Будут ли вакцинировать от птичьего гриппа домашних птиц?

- Всероссийский институт ветеринарного птицеводства в Санкт-Петербурге разработал, успешно испытал и в настоящее время передал Россельхознадзору для промышленного производства высокоэффективную вакцину для птиц против патогенного вируса гриппа H5N1. Исследования проводились совместно с НИИ гриппа, причем весь проект осуществили исключительно на энтузиазме без финансирования из госбюджета. Эта вакцина пока только ожидает регистрации.

- У птиц - множество болезней. Как определить, что куры или утки погибают именно от гриппа?

- Действительно, у птиц и без гриппа много опасных болезней. Для диагностики гриппа у птиц ВОЗ рекомендует методы иммунофлуоресценции и ПЦР. В нашей стране птичий грипп диагностируют с помощью иммунологических тестов и определения патогенности на цыплятах. Но эти методы анализа занимают до двух недель, кроме того, у них низкая чувствительность и специфичность. Сейчас наши сотрудники с коллегами из Института биоорганической химии имени М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН в Москве разрабатывают чип для экспресс-диагностики птичьего гриппа у птиц. Московские коллеги синтезировали рецепторы птичьего и человеческого вируса, а у нас, в НИИ гриппа в Санкт-Петербурге, специалисты создают сам биочип, который имеет вид небольшой пластинки, напоминающей кредитную карту, с вмонтированными рецепторами обоих видов вируса. С помощью такого устройства любой ветеринар в райцентре, имея под рукой биоматериал погибшей птицы, сможет понять, птичий ли вирус гриппа поразил пернатую или это другая инфекция. Быстрая диагностика крайне необходима - болезнь коварна и быстротечна.

- Есть ли какие-нибудь данные о видовом составе птиц - переносчиков птичьего гриппа? Можно ли заразиться от птиц во время весенней охоты?

- Среди диких перелетных водоплавающих птиц переносчиками вирусов гриппа являются дикие утки и гуси, крачки и ржанки. Но в основном вирусы птичьего гриппа были выделены от диких уток и гусей. Дупели, бекасы, вальдшнепы не болеют. Глухари, тетерева, рябчики - тоже. Думаю, вероятность заражения от птиц средней полосы России небольшая. Большинство птиц к переносчикам вируса гриппа не относится, поэтому опасаться и тем более уничтожать их не следует.

- На птицефермах США было несколько вспышек птичьего гриппа. Однако в этой стране основными производителями мяса птиц выступают небольшие фабрики с тридцатью - пятьюдесятью тысячами голов. У нас же птицекомплексы - это миллионное поголовье птиц. Если на ферме в США, например, погибают десять-двадцать тысяч особей, такое хозяйство изолируется, принимаются профилактические меры, владельцам выплачивается страховка. И нет никакой национальной трагедии, и резонанс в обществе минимален. При масштабах российских птицефабрик уровень банкротства, который они терпят, чудовищен. Такое из ряда вон выходящее событие, естественно, не оставят без внимания ни органы санитарного надзора, ни пресса.

- Поговаривают, что птичий грипп - это новейшее биологическое оружие США, направленqное против России, Китая и Азиатского региона. Что вы об этом думаете?

- Когда был открыт вирус иммунодефицита человека, газета "Правда" опубликовала довольно большую статью о том, что ВИЧ синтезирован в лабораториях Пентагона. Со всей ответственностью заявляю: человечество еще не доросло до того, чтобы создавать такие "генетические машины". Усилить патогенные свойства вируса, сохранить их и сделать из готового вируса бактериологическое оружие - да, можно. Но подобрать разносчика вируса, например утку, ученые пока не могут: приживется вирус в ней или нет - это от лукавого.

На самом деле, вопрос правильный. В будущем могут найтись "умники", которые серьезно займутся такого рода "работой". Но пока, я уверен, это исключено полностью. Кстати, ученых трудно обмануть: если и появится что-нибудь искусственное, то специалисты, имея четкие представления об эволюционном развитии вирусов, распознают рукотворную инфекцию сразу.

Читайте в любое время

Классификация вирусов гриппа типа А по двум поверхностным антигенам (гемагглютинин HA и нейраминидаза A) и виды животных и птиц - промежуточных и конечных хозяев этих типов вирусов на пути передачи инфекции к человеку. Недавно идентифицирован 16-й подтип вируса. (По книге В. И. Покровского и О. И. Киселева 'Грипп птиц: происхождение инфекционных биокатастроф'. - С.-Петербург, 2005.)
Полевой госпиталь для больных инфлюэнцей. США, 1918 год. Вирус, который унес жизни более 40 миллионов человек во всем мире, был видоизменившимся вирусом птичьего гриппа H1N1, возникшим путем генетического смешения (реассортации) птичьего и человеческого вирусов.

Американские вирусологи резко расширили массив генетических данных о птичьем гриппе — расшифрована информация почти о 170 линиях вируса. Эта информация позволила выявить участок белка, который делает вирус H5N1 особенно опасным.

Опасность возникновения пандемии птичьего гриппа остро ставит перед вирусологами вопрос: почему вирусы гриппа так сильно различаются по степени летальности? Для поиска ответа на этот вопрос необходим тщательный анализ генетического кода вирусов, однако до последнего времени в распоряжении ученых было относительно немного расшифрованных генетических последовательностей вируса гриппа.

Группа вирусологов под руководством Клэйтона Нива (Clayton Naeve) из Детского исследовательского госпиталя Св. Иуды в штате Теннесси (St. Jude Children's Research Hospital) фактически удвоила объем доступной генетической информации о вирусе птичьего гриппа. Ученые использовали банк, содержащий 7 тыс. образцов вируса, собранных Робертом Вебстером (Robert Webster) у домашней птицы, диких уток, чаек и других птиц в период с 1976 года.

Специалистам удалось прочитать 169 полных вирусных геномов и еще множество частичных, в том числе расшифрованы коды 2196 генов. Полученные генетические последовательности тщательно сравнили между собой и с ранее расшифрованными геномами вирусов гриппа. Оказалось, что свойства вируса существенным образом зависят от вариаций белка, обозначаемого NS1, который вырабатывается внутри зараженной вирусом клетки и блокирует антивирусную реакцию. Именно особенностями белка NS1 могут объясняться различия в вирулентности различных штаммов вируса птичьего гриппа.

На сегодня в составе вирусов гриппа открыто 11 разных белков. Ранее ученые в основном исследовали белки гемагглютинины (haemagglutinin) и нейраминидазу (neuraminidase), которые расположены на поверхности вирусной частицы и наделяют вирус способностью проникать внутрь клетки. Именно от названий этих белков появились буквы H и N в обозначении вируса H5N1 (цифры обозначают разные версии этих белков). Однако новое исследование показывает, что другие вирусные белки могут очень существенно сказываться на свойствах вируса H5N1.

К сожалению, проведенное исследование пока не дает ответа на самый важный вопрос: может ли вирус H5N1 обрести способность передаваться от человека к человеку? Однако авторы работы надеются, что дальнейшее изучение генетической информации о вирусах птичьего гриппа, которая помещена в общедоступную базу данных в интернете, позволит ответить и на этот вопрос.

Alison Abbott & Helen Pearson, Army of bird flu viruses decoded, Nature, 26.01.2006.

Читайте также: