Нулевой пациент. Нестрашная история самых страшных болезней в мире

♦♦♦

Врачебные заключения и документы, которым уже больше сотни лет, могут раскрыть подробности возникновения самой смертоносной пандемии гриппа в истории человечества, но золотой стандарт – это генетические данные. Самое трудное – отыскать нетронутые человеческие ткани того времени, в которых все еще содержится доступная для секвенирования РНК вируса.

В отличие от двухцепочечной ДНК, РНК имеет однонитевую структуру, и ее молекула менее стабильна и легко распадается. Так называемые рибонуклеазы – природные ферменты, которые распознают и разрушают РНК – встречаются повсюду. На письменных столах, кончиках наших пальцев, ноутбуках и чашках кофе. Для молекулярного биолога нет ничего страшнее этих ферментов, ведь чтобы испортить образец, достаточно забыть надеть перчатки или использовать лабораторную посуду, не простерилизованную в автоклаве.

Поэтому первой трудностью стал поиск годных образцов. К счастью (а вернее, к несчастью), пандемия охватила весь земной шар, в том числе изолированные уголки таких регионов, как Аляска. Из восьмидесяти человек, проживавших в деревне Бревиг-Мишн до пандемии, осталось всего восемь, после того как всех выкосил грипп. Однако, поскольку эта деревенька находилась так далеко и эпидемия охватила ее так быстро, умерших тут же похоронили, и их замороженные тела до сих пор пребывают в вечной мерзлоте, благодаря которой сохранились их ткани, а вместе с ними и убивший их вирус гриппа.

В 1951 году, получив разрешение деревенских старожилов, микробиолог Йохан Халтин раздобыл образцы легочной ткани маленькой девочки. Ее тело нашли в месте захоронения хорошо сохранившимся – в голубом платье, с красными ленточками в волосах. К сожалению, методы хранения образцов в 1951 году были далеки от идеала, и Халтину не удалось выделить вирус.

В 1997 году вирусолог Джеффри Таубенбергер вместе с Халтином, которому к тому времени исполнилось семьдесят два года, предпринял новую попытку. Ранее Таубенбергер, биолог Энн Рейд и их команда уже секвенировали девять фрагментов генома вируса 1918 года, добытых из образцов обработанных формальдегидом и запечатанных в парафин легочных тканей, которые были взяты у американского военнослужащего из Южной Каролины, скончавшегося через шесть дней после поступления в лагерный госпиталь форта Джексон. Вновь запросив и получив разрешение старожилов деревни Бревиг-Мишн, ученые опять раздобыли замороженную легочную ткань, на этот раз принадлежавшую женщине из народности инуитов, которую они назвали именем Люси – вероятно, она умерла в возрасте двадцати с небольшим лет, и ее тело было захоронено на глубине двух метров. Таубенбергер и Халтин смогли выделить новые сегменты вирусного генома и получить полную генетическую последовательность вируса, добавив к ним другие отрезки РНК, добытые у военнослужащего из Южной Каролины, а также у погибших жертв гриппа из лагеря Аптон в Нью-Йорке.

Американский микробиолог доктор Терренс Тампи работает с образцами штамма гриппа, спровоцировавшего пандемию 1918 года.

Мало-помалу ученые старательно секвенировали всю генетическую последовательность вируса 1918 года, пока в 2004 году работа не была завершена. Геном печально известного вируса гриппа 1918 года – все восемь генов – был целиком расшифрован и готов к исследованиям.

Можно было надеяться, что гены расскажут нам, почему этот вирус оказался столь смертоносным. Но ожидания не оправдались. Ученые не обнаружили в протеинах никаких особенностей, которые объяснили бы, почему штамм 1918 года стал таким вирулентным. В генетических последовательностях тоже не удалось выявить никаких изменений, которые могли бы стать этому причиной. Найти разгадку не удалось.

Инфлюэнца, «испанка» и la grippe

Слово influenza в переводе с итальянского значит «влияние» и восходит к латинскому понятию influentia – «перетекание». Эти слова проникнуты средневековым астрологическим смыслом, поскольку некогда считалось, что звезды влияют на течение болезни. Однако этот термин также мог подразумевать вспышку инфекции, как например в выражении influenza di febbre scarlattina, что значит «эпидемия скарлатины».

Французы обозначали эту болезнь термином la grippe, который буквально означает «приступ» и впервые упоминается в 1776 году. Войдя в обыденный лексикон американцев, это слово стало подразумевать под собой грипп и в начале XX века употреблялось именно в этом значении.

Но почему же болезнь, положившую начало пандемии 1918 года, прозвали «испанским гриппом» или «испанкой»? Из-за военной цензуры многие государства не хотели открыто признавать факт пандемии. Однако Испания во время Первой мировой войны занимала нейтральную позицию и поэтому могла свободно говорить о разразившейся в ее границах эпидемии. (Весьма любопытно, что испанцы называли болезнь «французским гриппом», полагая, что она пришла в Испанию из Франции.)

Гриппом 1918 года переболел испанский король Альфонсо XIII, чему болезнь и обязана своим названием.

В мае 1918 года, когда гриппом заболел король Альфонсо XIII, страх перед «испанкой» еще больше усилился, хотя истоки эпидемии, вероятнее всего, никакого отношения к Испании не имели.

Но генетический анализ все же показал, что в период с 1900 по 1915 год человек, скорее всего, заразился вирусом, который стал предком гриппа 1918 года. Ген нейраминидазы принадлежал вирусу птичьего гриппа – складывалось впечатление, что он передался млекопитающим незадолго до 1918 года. Между тем ген гемагглютинина больше напоминал те, что свойственны вирусам млекопитающих – свиней или человека, а не птиц.

Теперь, когда в распоряжении ученых была полная генетическая последовательность вируса, настала пора разобраться, как он ведет себя в реальной жизни. Для начала Питеру Палезе из Школы медицины Икана Медицинского центра Маунт-Синай пришлось предпринять подготовительный шаг: переписать РНК вируса 1918 года в ДНК, воспользовавшись методом обратной генетики, который он в числе первых использовал для создания вирусов гриппа. После этого из получившейся ДНК были созданы плазмиды (кольцевые молекулы ДНК, которые способны самостоятельно реплицироваться внутри клеток и присутствуют во многих бактериях).

Наконец настало время воссоздать вирус, положивший начало самой смертоносной пандемии, которая известна истории. Нетрудно догадаться, что это вызывало немало беспокойства. В частности, спать по ночам ученым не давало опасение, что вирус может попасть не в те руки. Директор CDC США Джули Гербердинг приняла взвешенное решение позволить заняться реконструкцией вируса одному единственному ученому непосредственно. На эту роль был избран Терренс Тампи, руководитель отдела по исследованию вирусов гриппа подразделения иммунологии и патогенеза CDC. На этом этапе лишь он имел доступ к проекту, предполагавшему третий уровень биологической безопасности со сканерами радужной оболочки глаза в духе фильмов «Миссия невыполнима», биометрическими замками, считывающими отпечатки пальцев и, в придачу к остальным мерам предосторожности, ежедневной дозой противовирусных препаратов от гриппа (осельтамивира, или «Тамифлю»).

Тампи поместил плазмиды с ДНК пандемического гриппа в культуры клеток человеческой почки, которые затем были вынуждены вырабатывать частицы вируса. Плазмиды берут под контроль клеточные механизмы подобно вирусу гриппа. Повинуясь инструкциям содержащегося в плазмидах генетического кода, клетки почек начали производить вирионы гриппа.

В тот день, когда доктор Тампи понял, что ему удалось воссоздать вирус, он разослал коллегам электронные письма с одной единственной строкой: «Это один маленький шаг для человека, но гигантский скачок для всего человечества».

Закончив, Тампи совместно с группой других исследователей стал изучать влияние этого вируса на мышей, соблюдая строжайшие меры предосторожности. Раз в геноме не обнаружилось никаких особенностей, объясняющих опасность этого вируса, быть может, он проявит себя в действии?

Так и случилось. Мыши заболели, и очень серьезно. За четыре дня в их легких накопилось в тридцать девять тысяч раз больше вируса, чем при заражении «обычным» вирусом гриппа. За два дня мыши теряли до 13 % веса и многие из них вскоре, за столь же короткое время, умирали. К тому же инфекция вызывала серьезное поражение легких. Оказалось, что рекомбинантный вирус 1918 года был в сто раз опаснее других вирусов гриппа. Стоило заменить ген гемагглютинина на другой, и мыши переставали гибнуть или переносили болезнь куда легче, чем при заражении вирусом 1918 года. Исследователи также убедились, что полимераза – фермент, который помогает вирусу размножаться, – превосходно справлялся со своей задачей.

По словам Тампи и его коллег, вирус гриппа 1918 года стал столь смертоносным не за счет одного конкретного гена. «Совокупность всех восьми генов сделала возможным появление исключительно вирулентного штамма, – пишут они. – Сработала эволюция, природа, случай и глобализация, которую переживает человеческий вид».

РНК-содержащие вирусы известны особенно быстрыми темпами мутаций, чем и воспользовались биолог-эволюционист Майкл Уоробей и его коллеги, применившие метод молекулярных часов (см. главу «ВИЧ», стр. 170), чтобы произвести филогенетический анализ, или исследование эволюционного развития вируса. Оно показало, что за несколько лет до 1918 года, гемагглютинин человеческого вируса, обнаруженный в смертоносном штамме гриппа, обзавелся соучастниками – птичьей нейраминидазой и генами внутренних белков. Это произошло задолго до вспышек в Этапле и в форте Фанстон, штат Канзас. Кроме того, филогенетический анализ указывает на возможное североамериканское происхождение нейраминидазы.

Быть может, со временем нам удастся усовершенствовать метод молекулярных часов, чтобы точно вычислить, когда и как на самом деле возник вирус пандемии 1918 года, или разработать новые способы исследования, которые нам еще неизвестны. Ну а пока нам на руку хотя бы то, что мы стали куда лучше понимать, какие опасности могут однажды предстать перед нами и покорить весь мир, как мы в очередной раз убедились на печальном примере COVID-19 (см. стр. 147). Последний вряд ли покинет нас, вежливо попрощавшись, как и «испанка», фрагменты которой, вкрапленные в состав сезонных вирусов гриппа, преследуют нас год за годом.