Мы и вирусы: что будет дальше

Наш биологический вид способен приобретать знания и проявлять изобретательность — в частности, в борьбе с вирусными заболеваниями. В этом отношении мы можем считать себя привилегированными представителями животного царства. Но есть ли у нас основания чувствовать себя в полной безопасности?

Человеческая цивилизация достигла такого уровня развития, что научилась не только предупреждать многие вирусные болезни с помощью вакцин, но и использовать модифицированные вирусы как инструменты медицины — например, как векторы для доставки генетического материала и в некоторых видах противоопухолевой терапии.

Тем не менее новые вирусы и новые варианты известных вирусов периодически бросают нам очередной вызов. Быстрая эволюция, международные поездки, изменения в землепользовании и тесные контакты людей с животными означают, что эпидемиологический надзор и готовность к новым вспышкам остаются необходимыми.

И снова об оспе

Натуральная оспа стала первой человеческой инфекцией, искорененной во всем мире. Последний случай естественной передачи был зарегистрирован в 1977 году, а в 1980 году Всемирная организация здравоохранения официально объявила болезнь искорененной. После этого массовая вакцинация против оспы была прекращена в большинстве стран.

Официально сохранившиеся образцы живого вируса натуральной оспы находятся в двух лабораториях, уполномоченных ВОЗ: CDC в Атланте (США) и центре «Вектор» в Кольцово Новосибирской области (Россия).

Прекращение массовой вакцинации против оспы действительно уменьшило популяционный иммунитет к ортопоксвирусам. В XXI веке это стало особенно заметно на примере mpox (оспы обезьян): глобальная вспышка началась в 2022 году, а новые вспышки продолжили возникать в странах Африки и за ее пределами. При этом эпидемиология mpox зависит не только от старой вакцинации против оспы, но и от конкретного варианта вируса, контактов между людьми, доступа к диагностике, вакцинации и другим мерам общественного здравоохранения.

Поэтому ортопоксвирусы остаются объектом постоянного наблюдения. Вакцинация для групп риска, ранняя диагностика, отслеживание контактов и международный обмен данными помогают ограничивать распространение инфекции.

Игра на опережение

Чтобы новые инфекции не становились полной неожиданностью, эпидемиологи и вирусологи изучают вирусы животных и людей в местах, где особенно вероятен межвидовой переход. Такой подход часто рассматривается в рамках концепции «Единое здоровье» (One Health), объединяющей здоровье людей, животных и экосистем.

Особое внимание уделяют контактам человека с дикими животными, животноводству, рынкам живых животных и регионам, где быстро меняется природная среда. Обнаружение вируса у животного или человека еще не означает будущую пандемию: для устойчивого распространения возбудитель должен приобрести целый набор свойств, включая способность эффективно передаваться между людьми.

Улучшение эпидемиологического надзора, быстрый обмен образцами и геномными данными, лабораторная диагностика, изоляционные меры, вакцинация и другие меры общественного здравоохранения помогают раньше обнаруживать возникающие угрозы и отвечать на них.

Моделирование вирусов и системный подход

Компьютерные методы позволяют моделировать отдельные вирусные белки, оболочки, взаимодействия вируса с клеточными рецепторами и некоторые процессы внутри вирусной частицы. Для этого используют структурную биологию, молекулярную динамику, биоинформатику и машинное обучение. Однако утверждение, что большинство вирусов уже можно точно смоделировать целиком «вплоть до квантового уровня», было бы сильным преувеличением.

«Болезни излечивает природа, врач только помогает ей» (традиционно приписывается Гиппократу)

Вирусы чрезвычайно разнообразны по строению и размерам, а общее число существующих вирусов неизвестно. Новые методы микроскопии, секвенирования и моделирования позволяют все подробнее изучать их устройство и взаимодействие с клетками хозяина.

Модифицированные вирусы используются как инструменты генной терапии и онколитической виротерапии. Некоторые такие препараты уже применяются в клинической практике при определенных показаниях, а многие другие проходят исследования.

Прогресс в области системной биологии открывает двери и для системной микробиологии. Вирусы все чаще изучают не отдельно от хозяина, а как часть сложной экосистемы, где клетки организма взаимодействуют с бактериями, грибами и множеством вирусов. Такое представление помогает лучше понимать, почему одна и та же инфекция у разных людей может протекать по-разному.

Судьба человечества

Инфекционные заболевания по-прежнему создают большую нагрузку на здоровье населения во многих странах. Но исход эпидемии определяется не одной «смертоносностью» вируса: важны пути передачи, длительность заразного периода, наличие иммунитета, скорость диагностики, лечение, поведение людей и работа систем здравоохранения.

Лихорадка Эбола — тяжелое и нередко смертельное заболевание, но утверждение, что от нее погибают почти все зараженные, неверно. По данным ВОЗ, средняя летальность при болезни Эбола составляет около 50%, а в разных вспышках она варьировала примерно от 25 до 90%. Крупнейшая эпидемия 2014–2016 годов в Западной Африке охватила десятки тысяч заболевших, поэтому вспышки вовсе не ограничиваются несколькими десятками случаев.

Эволюция вирусов также не обязана вести к их «смягчению». Эпидемия SARS 2002–2004 годов была остановлена главным образом санитарно-эпидемиологическими мерами, и с тех пор устойчивой передачи SARS-CoV между людьми не наблюдалось. В целом вирус может становиться более или менее вирулентным — направление эволюции зависит от того, какие свойства повышают его передачу в конкретных условиях.

У некоторых животных длительная совместная эволюция с вирусами действительно приводит к относительной устойчивости к инфекции. Кроме того, древние последовательности ретровирусного происхождения встроены в геномы позвоночных, включая человека, и часть таких последовательностей в ходе эволюции получила новые функции. Но из этого не следует, что вирусы в целом становятся «друзьями» хозяина или что пандемии неизбежно заканчиваются взаимовыгодным сосуществованием.

Отношения вируса и хозяина формируются в ходе длительной эволюции и могут сильно различаться у разных видов.

«Единственная красота, которую я знаю, — это здоровье» (Г. Гейне)

Микроорганизмы появились на Земле задолго до человека, а происхождение вирусов остается предметом научных дискуссий. Вирусы играют заметную роль в эволюции: они переносят генетический материал, создают давление естественного отбора и иногда оставляют последовательности, которые становятся частью генома хозяина. Но их влияние может быть вредным, нейтральным или, в отдельных случаях, полезным — оно не «гарантирует» адаптацию и выживание.