Надо особо подчеркнуть, что высокопатогенные варианты вируса птичьего гриппа, проявляющие вирулентность в отношении домашних птиц (и человека), сами по себе не считаются первыми кандидатами на роль возбудителей пандемии. Надо, кроме того, отметить, что пандемический вирус гриппа не обязательно должен обладать цепью из множества основных аминокислот в месте расщепления ГА-белка. Пандемия гриппа 1918 года представляет собой подтверждающий это положение пример: считается, что вирус этот имел птичье происхождение (глава 5), но ГА-белок обладал только одним основным аминокислотным остатком в месте расщепления на границе между ГА1 и ГА2. Несмотря на свою высокую вирулентность для человека, репликация этого вируса была ограничена клетками дыхательного тракта (Chaipan et al., 2009).
Представляется, что такие вирусы, как H5N1 и H7N9, циркулирующие в популяциях домашних птиц, передаются людям с трудом. Эти вирусы могут вызывать спорадические инфекции у людей, то есть имеют возможность, но не располагают средствами, достаточными для того, чтобы стать эпидемическими. Мнения ученых относительно возможности возникновения пандемии этими вирусами, подобной эпидемии 1918 года, расходятся. Некоторые специалисты утверждают, что если такой вирус до сих пор не возник, то едва ли он возникнет и в будущем, а другие уверяют, что нам не стоит проявлять столь безмятежное благодушие. Генетические изменения, которые должны произойти в вирусах птичьего гриппа для того, чтобы он стал по-настоящему эпидемическим для человека, неясны и требуют тщательного исследования. Эта задача отличается невероятной сложностью и поэтому породила бурю политических дебатов, которые разделяют научное сообщество и приводят к столкновению науки и политики.
Уровень пандемической опасности
Вирус птичьего гриппа H5N1 в настоящее время вызывает среди людей лишь ограниченные вспышки. Несмотря на то что эти высоковирулентные штаммы вызывают у заболевших индивидов тяжелые, а иногда и смертельные поражения нижних дыхательных путей, передача вируса другим людям происходит нечасто. Большинство инфекций заканчивается тупиком, что служит характерным признаком многих межвидовых вирусных перескоков. Дефицит в строении H5N1, который приводит к снижению передачи заболевания между людьми, имеет свое объяснение. Птичий грипп – это кишечный вирус, реплицирующийся в кишечнике птиц, где восприимчивые клетки слизистой оболочки в большом количестве экспрессируют на своей поверхности молекулярные рецепторы вирусных частиц. На поверхности клеток эпителия слизистой оболочки кишечника выявлены многочисленные олигосахариды, на концах которых расположен остаток сиаловой кислоты, связанный α-2,3-связью с галактозой (я назову эти связи α-2,3-рецепторами). Эта часть рецепторов связывается преимущественно ГА-белком птичьего вируса, что позволяет ему распознавать клетки-хозяева в кишечнике и проникать в них. Воздушно-капельный путь заражения у человека требует, чтобы инфицирующий вирус, попавший в полость ротоглотки, нашел там восприимчивые клетки с соответствующими рецепторами, способными связываться с вирусными частицами. Однако у людей реснитчатый эпителий, выстилающий верхние дыхательные пути, не располагает α-2,3-рецепторами; те особые рецепторы находятся только в нижних дыхательных путях. У людей в верхних дыхательных путях преобладают α-2,6-связи сиаловой кислоты олигосахаридов с галактозой (α-2,6-рецепторы). Представляется, что дефицит восприимчивых клеток с α-2,3-рецепторами в верхних дыхательных путях ограничивает масштабы воздушно-капельной передачи вируса у людей. Успешность передачи вируса птичьего гриппа H5N1 от человека к человеку зависит от способности вируса попасть в нижние дыхательные пути, где много восприимчивых клеток, несущих на своей поверхности α-2,3-рецепторы (Cauldwell et al., 2014). Это требует длительной и тесной экспозиции к вирусу, что случается достаточно редко. Напротив, вирус гриппа человека типа А адаптирован к распознаванию α-2,6-рецепторов, превалирующих в верхних дыхательных путях, а следовательно, этот вирус легко передается между людьми воздушно-капельным путем.
Возникает вполне резонный вопрос: почему вирус птичьего гриппа H5N1 не приобрел необходимых мутационных изменений для того, чтобы адаптироваться к людям и к передаче между ними? В чем заключается секрет ограниченного набора ГА- и НА- подтипов, которые достигли феноменальных успехов в вирусах, которые адаптировались к передаче от человека к человеку? Простого ответа нет, он ускользает от нас, это известное о неизвестном, но искать его стоит именно здесь, потому что только так можно будет оценить относительный риск пандемии, вызванной возбудителем птичьего гриппа. Многие ученые неоднократно пытались разобраться в сути этой проблемы.
Пандемический фенотип
Несмотря на тот факт, что вирусы птичьего гриппа H5N1 инфицируют диких и домашних птиц по всему миру, они так и не смогли создать эндемический плацдарм в человеческих популяциях и в популяциях других млекопитающих. Согласно данным Всемирной программы по гриппу ВОЗ, этот вирус в 2013 году стал причиной всего 40 случаев заболевания у человека (WHO, 2015d). Да, этот вирус с очень большим трудом передается от человека к человеку. Если бы простые мутационные изменения или перетасовка генных фрагментов могли создать легко передающийся от человека к человеку вариант вируса, то он возник бы уже давно. Представляется, что генетически вирус H5N1 весьма далек от генотипа с пандемическим потенциалом. Видимо, переход к такой способности представляет для вируса тяжелый эволюционный вызов. Учитывая, что всемирная готовность к будущей пандемической угрозе основана на наблюдениях за циркулирующими вирусными штаммами, разумно спросить, не существует ли каких-либо генетических отпечатков, которые нам стоило бы поискать. Что может сигнализировать о том, что произошло накопление опасных сочетаний генетических изменений в вирусах H5N1, достаточное для приобретения «пандемического фенотипа»? Без понимания генетических изменений, которые могут породить такой опасный фенотип, любое, самое тщательное наблюдение окажется бесполезным. В таком случае мы сможем оценить уровень угрозы только постфактум – после того, как пандемический вирус возник и поразил человечество беспощадной пандемией.
Тщательное и добросовестное изучение смертельно вирулентного пандемического вируса H1N1, вызвавшего испанку 1918 года, подтвердило, что его особый, уникальный фенотип был определен всей совокупностью его дополнительных генов (Tumpey et al., 2005). Использование нуклеотидных последовательностей вирусной РНК, извлеченной из тела жертвы эпидемии 1918 года, которая сохранилась в аляскинской вечной мерзлоте, позволило Тампи и его сотрудникам реконструировать в лаборатории вирус с таким же генотипом, который оказался таким же опасным, как и оригинал 1918 года. Ученые получили множество вирусов, комбинируя фрагменты генных последовательностей, смешивая вирусы H1N1 1918 года с генными последовательностями недавнего штамма H1N1 с низкой патогенностью для человека. Вирулентность вируса оценивали по результатам заражения мышей. Было обнаружено, что ГА вируса H1N1 1918 года и сегменты гена полимеразы сообщали более сильную вирулентность современному вирусу с генотипом H1N1 (этот результат подтвердил выводы предыдущей работы тех же авторов). Как бы то ни было, вирус со всеми восемью генными сегментами 1918 года оказался самым вирулентным из всех вирусов, с какими пришлось работать этой лаборатории. Это было экспериментальное свидетельство того, что пандемическому вирусу 1918 года удалось, на самом деле, создать настоящую «команду мечты». Для этого недостаточно было отдельных звезд; высочайшая патогенность стала результатом слаженной командной игры всех ее участников. Рекомбинация собрала генные сегменты, но нужный фенотип на основании данного генотипа сложился в ходе совместной эволюции под сильным давлением положительного отбора.
