В 2008 году Нобелевский комитет присудил премию по физиологии и медицине за открытие вирусов, ежегодно уносящих миллионы человеческих жизней. Половина премии присуждена Харальду цур Хаузену «за открытие вирусов папилломы человека, вызывающих рак шейки матки», другую половину разделят Франсуаза Барре-Синусси и Люк Монтанье «за открытие вируса иммунодефицита человека».
РАКОВЫЙ ВИРУС
Злокачественные опухоли, развивающиеся из клеток эпителиальной ткани, довольно часто поражают половые органы и генитальный тракт как у женщин, так и у мужчин. Самая распространённая среди них — опухоль шейки матки: по уровню заболеваемости она на втором месте среди онкологических заболеваний у женщин (печальную пальму первенства держит рак молочной железы). Каждый год рак шейки матки уносит 250 тысяч жизней. Учёные давно предполагали, что рак шейки матки и другие генитальные разновидности рака вызываются каким-то вирусом, передающимся половым путём, например вирусом герпеса.
В начале 1970-х годов немецкий исследователь Харальд цур Хаузен успешно использовал для идентификации вирусов новую в то время технику гибридизации in situ (от лат. «на месте», то есть прямо на образце). Метод заключается в следующем. Молекулу РНК вируса, «меченную» флуоресцентной или радиоактивной меткой, добавляют в образец опухолевой ткани. РНК образует прочный комплекс (гибридизуется) с вирусной ДНК, содержащейся в ткани. Комплекс легко «увидеть» с помощью авторадиографии или флуоресцентного микроскопа.
Однако с герпесом у Хаузена ничего не получилось: ДНК вируса герпеса в образце опухоли шейки матки обнаружить не удалось. Поэтому учёный предположил, что рак шейки матки обусловлен не вирусом герпеса, а другим агентом — вирусом папилломы человека (HPV — human papilloma virus). Предположение неожиданное, поскольку вирус папилломы считался в то время довольно безобидным. HPV поражает эпителиальные ткани и вызывает появление доброкачественных опухолей, похожих на бородавки.
Хаузен также высказал соображение, что ДНК вируса папилломы встраивается в геном клетки «хозяина», то есть опухолевые клетки хранят генетическую информацию вируса. Причём вирус папилломы не воспроизводит в клетке свои копии, как это обычно происходит при вирусной инфекции, а как бы «спит» внутри инфицированных клеток.
В 1974 году Хаузен опубликовал данные первого эксперимента по гибридизации культуры клеток опухолевой ткани шейки матки с РНК вируса папилломы. И снова никакой ДНК вируса папилломы в опухоли он не обнаружил. Свою неудачу Хаузен объяснил тем, что существуют различные разновидности вируса папилломы, поэтому РНК одного вида не взаимодействует в ДНК вируса другого вида. Очень скоро он нашёл экспериментальные доказательства своей гипотезы.
В 1976 году гипотезу Хаузена о «папилломной» природе рака шейки матки подтвердили канадские исследователи А. Мейселс и Р. Фортин. С помощью электронной микроскопии им удалось сфотографировать вирус папилломы в опухолевых клетках шейки матки и влагалища.
В 1977 году в лаборатории Хаузена из проб бородавок выделили и идентифицировали три разновидности вируса папилломы. Через год из кондиломы получили HPV четвёртого типа, принципиально отличный от трёх предыдущих. В 1980 году группе Хаузена удалось клонировать ДНК вируса шестого типа, поражающего гениталии. Сегодня считается, что HPV 6 — основная причина генитальной кондиломы. HPV 16 был найден более чем у половины пациентов с раком шейки матки, влагалища и пениса. Затем сотрудники Хаузена клонировали ген HPV 18. Вирусы папилломы 16-го и 18-го типов, вместе взятые, «покрывают» 82% случаев генитального рака.
Вирус папилломы — маленькая двадцатигранная частица диаметром 52—
54 нм. Вирусные частицы содержат одну циклическую молекулу ДНК — около 8 тысяч пар — в оболочке из 72 белков. Сейчас известно более 100 генотипов HPV. Теперь, когда стало возможным идентифицировать все или почти все существующие в природе генотипы вируса, HPV обнаруживается у 99,7% пациенток с раком шейки матки. К счастью, в большинстве случаев вирусы уничтожаются иммунной системой до начала ракового перерождения эпителия: почти 90% инфицированных HPV 16 и 18 излечиваются в течение двух лет.
На протяжении жизни до 80% сексуально активного населения инфицируются какой-либо разновидностью HPV. Риск развития онкологических заболеваний зависит от типа вируса и генетической и иммунологической предрасположенности человека.
Как же происходит онкогенное перерождение клеток эпителия? Современные исследования полностью подтвердили гипотезу Хаузена. Вирусная ДНК встраивается в геном клеток в строго определённом месте хромосомы. В ДНК вируса папилломы имеются два генетических участка — E6 и E7. Когда вирусная ДНК интегрируется в геном клетки «хозяина», эти гены активируются и в инфицированной клетке начинают синтезироваться соответствующие белки Е6 и Е7. Они тормозят биохимические процессы, призванные бороться с раковыми клетками, тем самым провоцируя канцерогенез.
Уже создана профилактическая вакцина, которая представляет собой смесь структурных белков (без ДНК) вирусов HPV 6, 11, 16 и 18, играющих ключевую роль в развитии рака шейки матки. По расчётам, всеобщая вакцинация сможет предотвратить 70% случаев рака шейки матки. Пока не ясно, помогает ли вакцина при уже свершившемся злокачественном перерождении. Также неизвестна длительность действия вакцины — достаточно одной иммунизации или нужно вводить вакцину многократно.
БЫСТРОЕ ОТКРЫТИЕ МЕДЛЕННОГО ВИРУСА
В 1981 году в Калифорнии и Нью-Йорке появилась новая ранее не описанная болезнь. Она косила здоровых молодых людей: у них постепенно ослабевал иммунитет, и пациенты умирали от злокачественных опухолей, бактериальных инфекций, в том числе туберкулёза, аутоиммунных заболеваний. Тогда же врачи обнаружили, что у больных изменяется состав лимфоцитов — клеток крови, отвечающих за иммунитет. Болезнь назвали «Aquired Immune Deficiency Syndrom» (AIDS), что переводится на русский язык как «Синдром приобретённого иммунодефицита» (СПИД). Число больных СПИДом росло с катастрофической быстротой. В группе наибольшего риска оказались гомосексуалисты и наркоманы. Выяснилось, что СПИД передаётся половым путём, через плаценту от матери к ребенку, а также при переливании крови. Многие учёные в ту пору высказывали сомнения в том, что разнообразные симптомы, в которые вовлечены все системы организма, могут иметь одну-единственную причину.
С конца 1982 года несколько вирусологических лабораторий приступили к поиску возбудителя СПИДа. У больных СПИДом в крови быстро исчезают CD4+ T лимфоциты, поэтому логично было предположить, что именно эти клетки служат мишенью болезнетворного агента. В 1982 году группа вирусной онкологии отделения вирусологии Института Пастера (Париж, Франция) под руководством Люка Монтанье и Франсуазы Барре-Синусси занялась исследованием CD4+ T лимфоцитов у пациентов на ранней стадии СПИДа. Они обнаружили, что клеточная среда CD4+ T лимфоцитов содержит фермент — обратную транскриптазу, которая активна в так называемых ретровирусах (РНК- содержащих вирусах, способных к обратной транскрипции). Учёным сразу стало понятно, что искать нужно именно ретровирус, и открытие не заставило себя ждать. Изучая мембрану CD4+ T клеток в электронный микроскоп, учёные увидели типичные ретровирусные частицы.
В течение всего лишь одного года группа Люка Монтанье и Франсуазы Барре-Синусси выделила и охарактеризовала новый ретровирус размером 90—130 нм в цилиндрической белковой оболочке. Результаты признало научное сообщество. В 1985 году геном ВИЧ был независимо расшифрован в Институте Пастера и других научных центрах в Европе и США. Оказалось, что вирус состоит из 9 генов, кодирующих синтез 15 вирусных белков.
В 1984 году аналогичный вирус выделили в группе американского профессора Роберта Галло. Впоследствии американская и французская группы пришли к соглашению, что открытые ими вирусы относятся к одному и тому же типу, который назвали «Human Immunodeficiency Virus Type I» (HIV-I), или вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). Претензия Роберта Галло на первенство в открытии и полученный им патент на методику анализа крови на ВИЧ вызвали многолетние споры между американской и французской сторонами. В конечном итоге они разрешились признанием приоритета группы Монтанье.
Вирусы, сходные с ВИЧ, найдены у шимпанзе и горилл. Новые исследования показали, что «человеческий» возбудитель СПИДа впервые проявил себя задолго до американской пандемии начала 1980-х — между 1902 и 1921 годами в бассейне реки Конго. Самый первый случай ВИЧ задокументирован в 1959 году. С 1981 года от этой болезни умерло более 25 миллионов человек. Более 33 миллионов людей заражены ВИЧ, каждый год болезнь уносит миллионы жизней.
Быстрое выявление возбудителя СПИДа группой Люка Монтанье и Франсуазы Барре-Синусси способствовало скорейшей разработке способов борьбы с этим заболеванием. Уже существуют методы лечения, позволяющие на десятилетия отодвинуть смерть заражённого СПИДом. Имеющиеся на сегодняшний день препараты снижают скорость распространения вируса в организме, замедляют гибель CD4+ T лимфоцитов, поддерживают иммунную систему. Около 3 млн человек принимают антиретровирусные препараты, однако еще 6 млн больных в развивающихся странах нуждаются в медицинской помощи. Поэтому нельзя сказать, что глобальная эпидемия СПИДа находится под контролем.
До сих пор нет лекарства, полностью вылечивающего от СПИДа, или вакцины, которая бы уменьшала риск заражения вирусом. Прогресс в разработке вакцины ограничен недостаточным пониманием механизма развития иммунитета к ВИЧ. Сложность лечения обусловлена длительным латентным периодом вирусной инфекции. Но интенсивные исследования продолжаются, и в будущем меры борьбы со СПИДом наверняка станут доступнее и эффективнее.
