РИСУНОК 3.2. С помощью дополнительных белков (протеинов) в крови или без них антитела могут обволакивать вирусы: (а) антитело воздействует на коронавирус, собирая вирусные части вместе в один ком; (в) антитело при помощи комплементарных агентов немедленно разрушает вирус; (с, вверху) ретровирус, (с, внизу) аренавирус. В процессе разрушения ретровируса в нем образуются дыры (стрелки на рисунке), однако лизис (разрушение/растворение) аренавируса запускает цепочку событий, которые в конечном итоге приводят к выходу вирусных нуклеиновых кислот во внешнее по отношению к вирусу пространство и за пределы защитной вирусной оболочки. Микрофотография из лаборатории Майкла Б. А. Олдстоуна
После этого количество клеток сокращается и удерживается на уровне 1–2 % всех генерируемых; такие клетки превращаются в клетки иммунной памяти1,11–13. Пик реакции антител наступает после реакции CTL-лимфоцитов, и чаще всего наиболее действенные антитела, нейтрализующие вирус, появляются на поздней стадии инфекции, обычно после того, как распространение вируса уже ограничено. Тем не менее сейчас такие антитела, особенно те, которые обладают широким диапазоном нейтрализующего вирусы действия (антитела широкого диапазона реагирования), представляют интерес из-за вирусных структур, которые они узнают. Для создания вакцин, предотвращающих начало инфекций, возбудителями которых являются быстро мутирующие и образующие квазивиды вирусы, нужна генерация антител с широким диапазоном нейтрализации. Примерами таких вирусов являются ВИЧ, против которого вакцины еще нет, и грипп, вакцины от которого эффективны лишь на 70 % или менее того20,21. Важно отметить, что при помощи молекулярных технологий можно создавать антитела in vitro (лат. «в пробирке»), используя библиотеки бактериофагов22. Несвязанные или свободные антитела сложно обнаружить во время острой фазы заболевания: их количество возрастает в течение двух-четырех недель после заражения, и они остаются в организме годами. В-клетки, так же как и T-клетки, могут становиться клетками иммунной памяти, те из них, конечно, которые побывали в контакте с конкретным вирусом. Такие CD8+ T-лимфоциты и B-клетки иммунной памяти (или их антитела) часто существуют на протяжении всей жизни организма-хозяина и защищают его от повторного инфицирования тем же вирусом1,23–27. Такое происходит в организме поправившихся после вирусной инфекции оспы, кори, желтой лихорадки, полиомиелита или геморрагической лихорадки.
Когда вирусная инфекция, такая как ВИЧ, затягивается, значит иммунный ответ не справился с ликвидацией вируса. Гены, которыми обладают все вирусы, несут одну из двух главных функций. Одна группа генов гарантирует репликацию вирусного потомства. Она кодирует белки, защищающие вирусы от жестких тяжелых условий при переносе от одного организма-хозяина к другому; иными словами, геены защищают вирус, когда он проходит через внешнюю окружающую среду. Кодируются также вирусные белки, которые связывают вирус с рецепторами на клетках, способствуют проникновению вируса внутрь клетки, обеспечивают соответствующее оповещение его к началу репликации, сборки и выходу вирусного потомства из клетки, на которой он паразитирует. Среди главных целей второй группы генов – модуляция иммунной системы организма-хозяина. С помощью таких методов вирус может манипулировать нормальной работой иммунной системы, чтобы избежать отслеживания и уничтожения как его самого, так и инфицируемых им клеток. Результатом становится устойчивость существования вирусов в живом организме-хозяине.
Прорывом в изучении иммунной реакции на вирусы, инфицирующие только человека, при котором используется экспериментальная мышиная модель, стало создание человеческой иммунной системы в организме мыши – так называемой очеловеченной (гуманизированной) мыши. Такие гуманизированные мыши могут дать ответы на вопросы, необходимые для изучения человеческого организма (например, использование такого вируса, как ВИЧ, для инфицирования человека) и на которые нельзя ответить при помощи других экспериментальных моделей. Организм таких лабораторных мышей подвергается генетической манипуляции, в результате которой их иммунная система перестает вырабатывать мышиные T- и В-клетки. А затем им трансплантируют эмбриональную иммунную систему человека28.
Часть II. История успеха
Глава четвертая. Оспа: влияние на геополитику
Оспа, убившая почти 300 миллионов людей только в XX веке, – в три раза больше, чем погибло за все войны этого века, – наконец уничтожена1,2. Это глава о болезни, наводившей страх на весь мир, о ее ликвидации и о том, может ли она вернуться и снова вызвать смуту и разорение. Вот два самых интересных комментария к этому крупному достижению человечества в избавлении нашей планеты от оспы: во-первых, как 200 лет назад, так и в недавнем прошлом на пути к ее искоренению возникало значительное сопротивление; во-вторых, существуют серьезные разногласия по поводу возможности возвращения оспы и по поводу того, что следует предпринять в таком случае.
11 сентября 2001 года изменило Америку и весь мир. Заговор с целью намеренно направить два коммерческих самолета на столкновение с башнями-близнецами Всемирного торгового центра на Манхэттене указал всем странам земного шара на их уязвимость перед фанатиками, ценящими смерть дороже жизни и не считающимися с ни в чем не повинным гражданским населением. Еще раньше были устроены взрывы террористами-смертниками, и этот сценарий продолжает разыгрываться на Ближнем Востоке, в Африке, Азии и Европе.
С пониманием того, что нападения террористов-смертников могут стать причиной гибели большого числа людей, пришел страх перед биологическим терроризмом. Из нескольких имеющихся биологических возбудителей инфекции вирус оспы стоит если не наверху списка, то близко к его началу. Этот вирус прошел полевые испытания и доказал свою эффективность еще в конце 1700-х годов в битвах между французами и англичанами, известных в США как Война между французами и индейцами; затем во время Американской революции (Войны за независимость); и еще позднее – во Вторую мировую войну1–7. Во время Второй мировой войны вирус оспы применялся получившим дурную славу специальным японским отрядом № 731 в секретном центре исследования биологического оружия в поселке Пинфан. Испытания проводились на китайском и маньчжурском гражданском населении, а также на пленных солдатах8
[6]: узников заражали вирусом через аэрозольные распылительные системы. Плоды этих жутких исследований попали в руки победоносным русским и американским войскам, когда каждая из сторон разрабатывала собственную программу ведения биологической войны. В 1960-х годах, в правление Никсона, исследования возможности использовать биологическое оружие в наступательных целях были прекращены США в одностороннем порядке. Тем не менее во время испытаний показательные, но относительно безвредные бактерии распылялись над выбранными городами и в метрополитене Нью-Йорка. Таким образом, технология для распыления вируса была готова, но намерения применить ее на практике не было. Русская программа ведения биологической войны все же продолжала тайно разрабатываться на протяжении всей холодной войны и до конца 1980-х годов. Основанием для этого частично была потенциальная польза биологических реагентов для проведения терактов или ведения войны, а частично – подозрения Советского Союза, что США тайно продолжают развивать свою программу биологической войны. Теракты 11 сентября, однако, превратили секретные программы испытаний в весьма реальную возможность того, что вирус оспы может стать оружием в руках террористов или нечистоплотных стран.
