Геном вируса оспы представлен

Инструкция для террориста

В январе журнал PLOS One опубликовал статью канадских исследователей, посвященную воссозданию в лаборатории вируса оспы лошадей – того самого, на основе которого Эдвард Дженнер в XVIII веке сделал первую в мире вакцину (Noyce et al., Construction of an infectious horsepox virus vaccine from chemically synthesized DNA fragments). Несмотря на то, что эксперименты были проведены несколько лет назад, статью приняли к публикации только сейчас. Фактически, статья продемонстрировала, что с относительно доступными технологиями ныне не существующий в природе вирус можно запросто синтезировать и воссоздать в лаборатории.

В связи с этим научная общественность раскололась на два лагеря: критики вопрошают, зачем вообще нужно было это делать и зачем журнал опубликовал статью? Вдруг ею захотят воспользоваться террористы, чтобы воссоздать смертоносный вирус черной оспы? Сторонники авторов, напротив, говорят, что статью нужно было опубликовать обязательно и что она должна стать поводом для формирования новых этических и законодательных норм, касающихся синтетической биологии.

Эпидемии натуральной, или черной, оспы практически непрерывно свирепствовали в Азии в Средние века и регулярно вспыхивали в Европе в Новое время вплоть до изобретения в конце XVIII века английским врачом Дженнером вакцины против нее. По легенде, Дженнер заметил, что коровы и лошади болеют особой формой оспы, а люди, работающие с ними, почти никогда не заражаются черной оспой. Врач предположил, что если заразить человека коровьей оспой, это предохранит его от развития более тяжелой формы заболевания. Свое предположение Дженнер успешно проверил на мальчике по имени Джеймс Фиппс. После этого вакцинация безопасной формой оспы вошла в общую практику и эпидемии оспы в Европе прекратились, однако болезнь продолжала уносить жизни людей в Азии и Африке.

Коровья оспа (Wellcome Images)

В XX веке исследователи выяснили, что возбудителем черной оспы является ДНК-вирус из семейства Poxviridae. На базе безопасных для человека родственников черной оспы из того же семейства были разработаны вакцины, которые помогли окончательно победить оспу на планете. Последний случай заражения был зарегистрирован в 1977 году, а в 1980 на Ассамблее ВОЗ официально было объявлено об искоренении заболевания. В настоящее время образцы смертоносного вируса хранятся только в двух институтах в Атланте и в Новосибирске.

Несколько лет назад руководитель канадской фармацевтической компании Tonix Сет Ледерман (Seth Lederman) заинтересовался вирусом оспы, который Дженнер использовал для вакцинации. Как выяснил исследователь, вопреки распространенной легенде возбудитель, которого выделил Дженнер, скорее всего был вирусом лошадиной оспы, а не коровьей. По крайней мере, геном предков того самого вируса, при помощи которого искоренили оспу в Европе, оказался больше всего похож на вирус HPXV, циркулирующий среди лошадей и найденный 40 лет назад в Монголии.

С тех пор лошадиный вирус оспы тоже был забыт, и, вероятно, последний его образец хранился в США в Центре по контролю над инфекционными заболеваниями (CDC). Туда и обратился Ледерман, чтобы исследовать возможности вируса в качестве вакцины. По словам биотехнолога, вирусные вакцины, которые были распространены в XX веке (VACV), далеко ушли от своего предка и накопили нежелательные мутации, которые усилили их способность размножаться в клетках человека. В связи с этим вакцинация в редких случаях может вызвать серьезные побочные эффекты, такие как повреждение сердечной мышцы. Использование исходного вируса должно быть более безопасным.

Несмотря на благие цели, декларированные Ледерманом, вирус ему не дали. Тогда он обратился за помощью к вирусологу Дэвиду Эвансу (David H. Evans), и исследователи самостоятельно воссоздали вирус в лаборатории. Для того чтобы получить геном вируса, который состоит из 212 тысяч пар оснований, исследователи просто заказали синтез нескольких фрагментов ДНК в фирме, предоставляющей соответствующие услуги. Затем ученые собрали вирус из частей в клетках, зараженных родственным ему поксвирусом кроликов. Секвенирование генома подтвердило, что вирус HPXV успешно удалось воссоздать. Исследователи также заразили им мышей и показали, что по сравнению с VACV он легче переносится животными и действительно обеспечивает иммунитет против высокой дозы VACV.

Несмотря на некоторую практическую и академическую ценность статьи, ее отклонили в двух журналах. В середине 2017 года Ледерман послал пресс-релиз в журнал Science, благодаря чему эта история впервые получила огласку. Сама статья была опубликована в 2018 году в журнале PLOS One, и, хотя представители редакции заявили, что не увидели причин отклонять статью, публикация вызвала обеспокоенность научной общественности и специалистов по биобезопасности.

Частицы вируса оспы (CDC).

Дело в том, что черная оспа, в качестве прививки против которой и использовалась вакцина Дженнера, рассматривается как потенциальное биологическое оружие. Так как с начала 80-х годов XX века людей перестали прививать от оспы за ненадобностью, современная популяция не защищена от внезапной вспышки болезни. «Что если террористы захотят воссоздать в лаборатории вирус черной оспы? Теперь у них есть точная инструкция, как это сделать, в виде публикации Эванса и Ледермана», – обеспокоены критики статьи. Конечно, манипуляции с вирусом черной оспы запрещены Всемирной организацией здравоохранения, но вряд ли террористы будут оглядываться на запреты, если захотят это сделать.

Другим аргументом критиков является ненужность подобной вакцины на основе воссозданного вируса. Помимо VACV, были разработаны другие, более безопасные варианты, которые лишены побочных эффектов. К тому же специалистам вообще непонятно, зачем бизнесмену Ледерману нужна новая вакцина – очевидно, что сейчас для нее нет рынка.

В реальности, судя по некоторым фактам о Ледермане, им двигал не коммерческий интерес. Исследователь является большим поклонником Дженнера и пишет его биографию. Возможно, воссоздание исходной «вакцинии», при помощи которой знаменитый врач спас Европу, было подпитано горячим интересом Ледермана ко всему, что связано с его кумиром. Ради этого он даже не пожалел сто тысяч долларов, потраченных из бюджета компании Tonix на синтез генома вируса лошадиной оспы.

Надо сказать, что, несмотря на внимание, которое привлекла данная публикация, возможность воссоздания вируса оспы была продемонстрирована еще в 2002 году, когда исследователи клонировали геном VACV в бактериях. Инженерия патогенных вирусов в целом тоже не редкость в лабораториях – к примеру, совсем недавно мы рассказывали о модифицированном вирусе гриппа, который был собран также в целях создания вакцины. Более того, показательная история произошла в 2011 году, когда две статьи, посвященные вирусу птичьего гриппа H5N1, были запрещены к публикации в результате угрозы биотерроризма. В этих статьях были описаны модификации вируса, благодаря которым тот стал способен заражать не только птиц, но и млекопитающих. Появление подобных статей привело к мораторию на исследования вируса птичьего гриппа, который был отменен, лишь когда научной общественности удалось договориться о том, что польза от подобных исследований перевешивает вред.

Поэтому множество ученых поддерживает «реконструкторов» вируса лошадиной оспы. Подобные публикации демонстрируют возможности синтетической биологии и очерчивают новый круг проблем перед регуляторными организациями. Если даже исследования с довольно туманными негативными последствиями, типа экспериментов с эмбрионами человека, ограничены законодательно, синтез вирусов в лаборатории, способный причинить куда более ощутимый вред, должен быть поставлен под контроль. «Кто-то рано или поздно должен был это сделать», – говорят сторонники Эванса и Ледермана.

источник

Геном вирусов оспы представлен одной линейной молекулой двуцепочечной ДНК с ковалентно замкнутыми концами размером 130 тпн (парапоксвирусы) — 280 тпн (авипоксвирусы). На обоих концах генома имеются идентичные, но противоположно ориентированные тандемы повторяющихся нуклеотидных последовательностей. Геномы вирусов оспы способны кодировать около 200 белков, из которых не менее 100 входят в структуру вириона. Однако функциональные особенности определены лишь у небольшого количества вирусных белков. Наиболее важными из них являются ферменты, участвующие в синтезе вирусных нуклеиновых кислот и структурных компонентов вирионов. Например, синтез ДНК-полимеразы, ДНК-лигазы, РНК-полимеразы, энзимов, связанных с кэппированием и полиаденилированием мРНК и тимидинкиназы.

Инфекционные вирусные частицы содержат системы транскрипции, которые могут выполнять in vitro синтез РНК, а также способны полиаденилировать, кэппировать и метилировать. В вирусных частицах содержится большое количество кодируемых вирусом энзимов и других биологически активных факторов.

Некоторые гены вирусов оспы кодируют белки, которые секретируются инфицированными клетками и вызывают ответ организма на инфекцию, в том числе и формирование иммунитета.

К таким вирокинам относятся гомологичный эпидермальный фактор роста, белок, снижающий активность комплемента, вирокины, обеспечивающие устойчивость к интерферону, и другие супрессоры иммунного ответа, подавляющие действие некоторых цитокинов организма хозяина.

Вирусы оспы обычно характеризуются узким спектром хозяев. Они передаются чаще респираторным путем и реже через поврежденную кожу. Вирусы оспы овец, свиней, птиц и миксоматоза передаются также через укус членистоногими. Вирусы оспы устойчивы в окружающей среде и могут сохраняться годами в высохших струпьях кожи или других вируссодержащих материалах.

Большинство вирусов оспы хорошо размножаются в культуре клеток. Исключение составляют парапоксвирусы, вирус оспы свиней и вирус контагиозного моллюска. Однако они, так же как и ортопоксвирусы, легко образуют оспины на хориоал-лантоисной оболочке куриных эмбрионов.

Вирусы оспы размножаются в цитоплазме, и, в отличие от других ДНК-вирусов, их размножение происходит независимо от ядра клетки, благодаря кодированию всех ферментов, необходимых для транскрипции и репликации вирусного генома. Некоторые из этих функций выполняются вирионами как таковыми. После слияния оболочки вириона с плазматической мембраной клетки или после эндоцитоза вирусная сердцевина освобождается в цитоплазму. Транскрипция вирусного генома характеризуется каскадностью, когда каждый временной класс генов («ранние», «промежуточные» и «поздние» гены) требует наличия специфических транскрипционных факторов, которые создаются предшествующим временным классом генов. Факторы, обеспечивающие транскрипцию промежуточных генов, кодируются ранними генами, тогда как факторы транскрипции поздних генов кодируются промежуточными генами. Транскрипция начинается вирионной транскриптазой и другими факторами, находящимися в сердцевине вириона, которые способны образовывать мРНК спустя минуты после инфицирования.

Белки, образующиеся в результате трансляции этих мРНК, включая ДНК-полимеразу, тимидинкиназу и несколько других ферментов, необходимы для репликации вирусной ДНК. Репликация ДНК ВО связана с синтезом конкатемерных промежуточных структур, которые затем разрезаются с образованием единиц геномной длины. Детали этого процесса недостаточно изучены. С началом репликации ДНК происходит резкий сдвиг в генной экспрессии. Транскрипция «промежуточных» и «поздних» генов контролируется специфическими вирусными белками. Некоторые продукты транскрипции ранних генов образуются на поздней стадии инфекции, упаковываются в вири-оны и используются в следующем круге инфекции. Так как в состав вирусов оспы входит большое количество белков, не является неожиданным, что сборка вирионов есть комплексный процесс, который длится несколько часов и все еще целиком не выяснен.

Образование вириона связано с вхождением ДНК внутрь незрелой сердцевинной структуры, которое затем завершается включением наружных покрывающих слоев. Репликация и сборка вирионов происходят в разных местах цитоплазмы в так называемых виропластах или вирусных фабриках. Вирионы выходят из клетки почкованием (оболочечные вирионы), или путем экзоцитоза, или при лизисе клеток (вирионы без оболочки). Большинство вирионов освобождаются при цитолизе и не имеют оболочки. Вирионы с оболочкой и без нее обладают инфекционностью, но первые, вероятно, играют более значительную роль в возникновении и распространении заболевания, а также в создании иммунитета.

В очищенном вирусе осповакцины (ВОВ) выявлены белки с молекулярной массой 10-250 кД. Многие из них сосредоточены в сердцевине вириона. Два структурных гликопротеина располагаются между оболочкой и сердцевиной. В оболочке ВОВ содержится около 10 белков, из которых иммунологически наиболее активны крупномолекулярные белки с молекулярной массой 58—32 кД (VP4c, VP6a, VP6b и VP7a). Белок 32 кД определяет круг хозяев и важен для репликации вируса.

В составе очищенного вируса оспы птиц обнаружено 29 полипептидов с молекулярной массой 14-138 кД. Наивысшей антигенной и иммуногенной активностью обладают полипептиды с молекулярной массой 35 и 37 кД. За индукцию вируснейтрализующих антител ВО ответственны антигены, расположенные на поверхности наружной оболочки вириона, и прежде всего белок 58 кД (VP4c), являющийся основным структурным компонентом трубочек (ворсинок). Антисыворотка к этому белку нейтрализовала инфекционность вируса и предотвращала образование синцития в культуре клеток. Этот белок ответственен за выработку иммунитета.

Внеклеточные вирионы покрыты дополнительной наружной оболочкой, отсутствующей у внутриклеточных вирионов. Она играет важную роль в индукции синтеза ВН-антител. Инфекционность ВОВ и ВО крупного рогатого скота, имеющих наружную оболочку, нейтрализовалась антисывороткой к имеющему эту оболочку ВОВ, но не нейтрализовалась антисывороткой к ВОВ, лишенному наружной оболочки.

За гемагглютинирующую активность ортопоксвирусов ответственны полипептид 85 кД и гликопротеид 41 кД. Во внеклеточном оболочечном ВОВ гемагглютинирующие свойства связаны с полипептидом 85 кД. Внутриклеточные вирионы (без дополнительной оболочки) практически не содержали этого полипептида. Неструктурный гемагглютинин формируется на цитоплазматических мембранах. С его образованием инфицированные клетки приобретают способность адсорбировать эритроциты. Вирусспецифические белки с молекулярной массой 32 и 37 кД, экспрессируемые на поверхности клеток, инфицированных ВОВ, делают их мишенями для специфических цитотоксических Т-лимфоцитов. МАТ-реактивные против каждого из пяти (54; 34; 32; 29 и 17—25 кД) белков наружного слоя поверхности вируса осповакцины нейтрализовали его инфекционность. В структуре полипептида 54 кД обнаружено два нейтрализующих эпитопа(Аи В). Анализ антигенных детерминант поверхностных полипептидов, проведенный с помощью МАТ, выявил в составе ортопоксвирусов, наряду с видоспецифическими, группоспецифические эпитопы.
Связывание ВОВ с нейтрализующими МАТ не препятствовало его прикреплению к клеткам-мишеням, но блокировало депротеинизацию вирионов.

источник

Вирус натуральной оспы

Вирус натуральной оспы (Variola major) из семейства ортопоксвирусов. Натуральная (черная) оспа — высокозаразное заболевание, передающееся контактным путем и приводящее к смерти в 40-90 процентах случаев. В конце XVIII века от него ежегодно умирало, по оценкам, до 400 тысяч европейцев. В XX веке оспа стала причиной от 300 до 500 миллионов смертей. Однако успешная всемирная прививочная кампания, начавшаяся в XIX веке, привела к полной победе над этим заболеванием в 1979 году. На сегодняшний день оспа считается единственной искорененной инфекцией.

Натуральная оспа – очень заразное заболевание. Заразны почти все выделения больного: мокрота, капельки слизи из зева и полости рта, разбрызгиваемые при кашле, чихании, крике. Заразны моча, кал. Вирус оспы долго сохраняется в постельном белье, домашних вещах, особенно в сухом состоянии. Заражение происходит либо непосредственно от больного, либо через зараженные предметы и вещи.

В 1886 г. Бьюст обнаружил возбудителя оспы. В 1906 г. Пашен предложил окрашивать вирионы специальной краской, позволяющей наблюдать их в световом микроскопе. Вирусы оспы довольно крупные и первыми были рассмотрены под микроскопом. Окрашенные вирионы получили название «тельца Пашена». Вирус оспы содержит двухцепочную линейную ДНК, размножается в цитоплазме клеток, образуя характерные включения.

Возбудитель оспы проникает в организм человека через верхние дыхательные пути (слизистую носоглотки) воздушно-капельным путем, а также через кожу. Затем возбудитель попадает в кровь, с током которой разносится по всему организму. Вирус интенсивно размножается в клетках костного мозга и печени, откуда опять попадает в кровь, затем – в большом количестве в клетки слизистой и кожи. Здесь вирус интенсивно размножается и вызывает типичное поражение, последовательно проходя стадии папулы, везикулы, пустулы, корочки и рубца. Покрытое «оспинами» лицо – типичное последствие перенесенной оспы. Оспенный больной заразен примерно с третьего дня после заражения (инкубационный период – до 12 дней) и до отпадения оспенных корочек.

Оспа известна с древнейших времен. Рукописные памятники Древнего Египта позволяют предполагать, что она возникла на территории Центральной Африки. Так, в египетском папирусе, составленном Аменофисом I за 4 тыс. лет до н.э., описана оспа. На коже мумии, захороненной в Египте за 3 тыс. лет до н.э., сохранились оспенные поражения. В древнейшем китайском трактате «Чеу-Чиуфа» упоминается оспа, которую китайцы называли «ядом из материнской груди» (1120 г. до н.э.). Первое классическое описание оспы сделал арабский врач Аль-Рази (IX–X в. н.э.). Ибн-Сина (980–1037) – первый врач, описавший оспу как заразную болезнь.

В прошлом оспа была самым опасным и распространенным заболеванием. Столетиями она свирепствовала в Азии, откуда в VI в. н.э. сарацины завезли ее в Европу.

В XVI — XVIII вв. произошел наиболее убийственный «расцвет» оспы, тогда от этой болезни умирал каждый третий ребенок. В Европе в отдельные годы оспой заболевало до 12 млн человек, 1,5 млн человек умирало.

Оспа была широко распространена в войсках и, передвигаясь с ними, страшнее войн опустошала целые области.

Древний историк Курциус (I в. до н.э.) писал, что оспа уничтожила воинов Александра Македонского, возвращающихся из завоеванной Индии.

Во время эпидемий оспа поражала молодых и старых, простолюдина и владыку, не щадя никого, проникала в хижину бедняка и во дворцы царей. От оспы умерли русский император Петр II, австрийский император Иосиф, короли Франции – Людовик XIV, Людовик XV, король Нидерландов Вильгельм II Оранский, королева Англии Анна.

Древний историк Тебезиус написал: «Никакой народ, никакая раса, никакое звание, никакой темперамент, ни возраст, ни пол не щадились оспой. Все трепетали перед ней».

Оспа приобретала чудовищную силу на территориях, куда она проникала впервые. В XVI в. конкистадоры завезли оспу в Америку. Возможно, это было первое бактериологическое оружие, использованное против людей: индейцам преднамеренно оставляли одеяла от больных оспой, развешивали на деревьях рубахи, пропитанные оспенным гноем.

В 1520 г., во время завоевания Мексики от оспы погибли 3,5 млн человек. Вымирали целые племена. Из оставленных очевидцами описаний следует, что «несметное количество трупов туземцев валялось в лесах». Страна опустела. В 1576 г. в Перу погибло свыше 2 млн человек.

В Средние века при возникновении оспы основной рецепт гласил: «Быстро, далеко, долго», т.е. предписывалось убираться быстро, далеко и долго не возвращаться.

В Европе даже в XVIII в. от оспы ежегодно погибало 0,5 млн человек. Многие из «благополучно» перенесших оспу слепли, лица их обезображивались.

В 1563 г. оспа была занесена в Бразилию. Во время эпидемии только в провинции Чату погибли 100 тыс. человек.

Методы заражения куриных эмбрионов: а – заражение в полость аллантоиса; б – заражение в амнион закрытым способом; в – заражение в амнион открытым способом; г – заражение на хорионаллантоисную оболочку

Путешествие в невидимый мир

Англичане занесли оспу на Восточное побережье Северной Америки. В 1616–1617 гг. зарегистрирована крупнейшая эпидемия среди индейцев. В частности, почти полностью погибло племя алгонкинов, населявшее леса Массачусетса.

В Европе даже в XVIII в. от оспы ежегодно погибало 0,5 млн человек. Многие из «благополучно» перенесших оспу слепли, лица их обезображивались оспенными знаками.

В Австралию оспу завезли в конце XVIII в.

В Россию оспа впервые попала в XVI в. В 1610 г. инфекция была занесена в Сибирь и унесла жизни около трети населения. Люди бежали в леса, тундру, горы. На лицах идолов выжигали оспенные знаки для обмана злого духа. Но ничто не могло остановить безжалостного убийцу.

В дореволюционной России процент заболеваемости оспой был высок. По дорогам, городам и селам бродили нищие, ослепшие после оспы. В период 1901–1910 гг. только в европейской части России с населением 70–80 млн человек оспа унесла 414 143 жизнь.

В Средние века во время эпидемий оспы основной «рецепт» был таков: «быстро, далеко, долго», т.е. предписывалось убираться быстро, далеко и долго не возвращаться.

Академик Н.Ф. Гамалея писал: «. Не видя пользы от стремления избежать заразы, человечество перешло к противоположной крайности и стало искать ее». Действительно, попытки защититься от оспы так же древни, как и сама оспа.

С течением времени стало ясно, что люди, переболевшие оспой, больше не заболевали. Кроме того, в некоторых случаях оспа протекает очень легко. У многих народов стало применяться искусственное заражение легкой формой оспы, или вариоляция.

В древней Индии за 1000 лет до н.э. брахманы надевали на детей рубашки, смоченные гноем легкобольных оспой. Китайцы через бамбуковые трубочки вдували в нос измельченные оспенные корочки. Арабы давали пить настой оспенных корочек. В Шотландии перевязывали ниткой, смоченной оспенным гноем, слегка оцарапанную ручку ребенка (шотландский метод). Славяне стегали людей прутьями, смоченными оспенным гноем. На Кавказе прививки делали иголками, смоченными выделениями пустул.

В Оттоманской империи в гарем поставляли только девочек со шрамиком на руке или бедре – результатом прививки против оспы. Эта была гарантия от заболевания и, следовательно, сохранения красоты лица.

В Западной Европе со времен Средневековья бытовал особый способ предохранения от оспы – «покупка оспы». Здорового ребенка приводили к больному, и малыш, протягивая монеты больному, говорил: «Я покупаю у тебя оспу». Домой ребенок возвращался с корочками оспы, плотно зажатыми в кулак. В Аравии также «покупали» оспу, расплачиваясь за нее изюмом или винными ягодами. Уличные глашатаи на улицах объявляли о продаже оспы.

В Средние века в Константинополе сложилась своеобразная школа вариоляции. Известная писательница, леди Монтегю (1689–1762), сама перенесшая оспу, в 1717 г., будучи в качестве жены посла в Константинополе, привила оспу сыну, а через четыре года, уже в Лондоне, – дочери. В 1721 г. по ее рекомендации для проверки безопасности и эффективности вариоляции привили оспу заключенным Ньюгетской тюрьмы. Все окончилось благополучно, как и в описанных выше случаях.

В то же время далеко не все прививки заканчивались хорошо. В большинстве случаев вариоляция приводила к трагедиям, поэтому прививки легкой формы оспы в конце XVIII в. практически прекратились.

Несмотря на то, что Екатерине II и ее сыну Павлу в 1768 г. была удачно привита оспа, вариоляцию в России почти не проводили. Правда, надо отметить, что в воспитательных домах для подкидышей прививки делали постоянно. А.Н. Радищев (1749–1802) во время ссылки в Сибирь занимался вариоляцией.

В 1796 г. в Беркли была открыта новая страница истории борьбы с оспой, связанная с именем английского врача Эдварда Дженнера (1749–1823). Свое открытие Дженнер сделал на основании замечательных народных наблюдений: человек, заразившийся от больной оспой коровы, становится невосприимчивым к натуральной оспе. Коровья оспа поражает вымя животного, поэтому чаще заражаются доярки, у которых на кистях рук образуются оспенные пузырьки.

Дженнер в течение долгих 25 лет проверял народное наблюдение. С большим терпением и исключительной добросовестностью врач изучал каждый случай. Наконец он решился на прививку коровьей оспы пастушонку, восьмилетнему Джеймсу Фиппсу. Оспенный материал он взял у Сарры Нельм, заразившейся коровьей оспой. Прививка прошла хорошо. Но этого было мало. Требовалось доказать, что привитой ребенок не заболеет натуральной оспой. После мучительных раздумий Дженнер идет на решительный шаг и заражает Фиппса натуральной оспой. Мальчик не заболел.

Начало оспопрививанию было положено. Однако прошло немало времени, пока это замечательное открытие получило признание. К сожалению, многие ученые не поняли этого метода. Так, Лондонское Королевское общество возвратило Дженнеру его работу «Исследование причин и действие коровьей оспы», сопроводив наставлением «не компрометировать своей научной репутации подобными статьями». Дженнеру пришлось печатать этот труд за свои деньги. Во многих странах, в том числе и на родине ученого, духовенство с негодованием отвергло прививки коровьей оспы.

Первая вакцинация против оспы в России проходила в торжественной обстановке. В 1801 г. профессор Московского университета Ефрем Мухин привил оспу Антону Петрову из воспитательного дома. Мальчику присвоили фамилию Вакцинов, пожаловали дворянство и пенсию. В период 1805–1810 гг. в России вакцинировали около 1 млн человек. В 1824–1847 гг. вакцинировано было примерно 24 млн младенцев. К сожалению в России прививка была передана в руки невежественных «оспенников» – людей, обязанных за мизерную плату проводить оспопрививание, но зачастую имевших лишь смутное представление о его сущности. Результатов прививок никто не проверял.

Со временем во многих странах убедились, что Дженнер предложил безопасный способ борьбы с натуральной оспой. Однако не все в методе английского врача было безупречно. Для прививки использовали так называемую «гуманизированную лимфу», т.е. содержимое оспенных пузырьков человека, зараженного коровьей оспой. Прививку делали с ручки на ручку – от одного привитого ребенка к другому. В этом-то и была слабая сторона метода Дженнера. Кроме того, при оспопрививании существовала возможность заражения кожными болезнями.

Название «вакцина» (от лат. vacca корова) в науку ввел Луи Пастер (1822–1895), указавший: «Я придаю слову «вакцина» более широкое значение в надежде, что наука оставит его, как выражение признательности к заслугам Дженнера».

Были разработаны новые методы получения вакцины против оспы. Для ее производства отбирали здоровых телят определенной масти и заражали их оспой. Перед заражением на боках и животе телят выбривали шерсть, тщательно мыли и дезинфицировали выбритые участки кожи. Через несколько дней созревали оспенные пузырьки, в которых накапливались вирусы. После сбора и специальной обработки оспенного материала получали готовую вакцину в виде прозрачной вязкой жидкости.

Большая заслуга нашего соотечественника М.А. Морозова состояла в разработке метода получения сухой вакцины против оспы. Преимущества ее очевидны: сухая вакцина более стойкая, имеет более длительный срок годности. Позже была создана новая сухая вакцина, получаемая при заражении вирусом оспы куриных эмбрионов.

В 1979 г. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) констатировала полное исчезновение вируса натуральной оспы в природе (сохранились лишь образцы в Центре контроля и предотвращения болезней в Атланте (США) и Российском научном центре вирусологии и биотехнологии в Кольцово) и рекомендовала прекратить вакцинацию населения. В 1999 г. все вирусы оспы в лабораториях должны были быть уничтожены, но сохранены фрагменты ДНК. Тем не менее, ВОЗ имеет запас в 500 тыс. доз вакцины против оспы и будет его поддерживать.

Вирусы оспы — наиболее крупные из всех вирусов животных. Под электронным микроскопом они выглядят как большие овальные (кирпичеобразные) частицы размером около 250-350×200-270 нм.

В структуре вирусов оспы различают три основных компонента: двояковогнутую сердцевину, овальные боковые тела и оболочку вириона. Сердцевину вириона составляют ДНК и связанные с нею белки. Сердцевина окружена гладкой мембраной (толщиной около 5 нм), снаружи покрытой слоем вертикально уложенных и плотно прилегающих друг к другу цилиндрических субъединиц (5×10 нм). Вогнутость сердцевины с обеих сторон занята овальными образованиями (неизвестной природы), называемыми боковыми телами. Они как бы сдавливают сердцевину, придавая ей форму двояковогнутого диска, имеющего на разрезе вид гантели.

Бешенство (лисса, или водобоязнь) – острое инфекционное заболевание теплокровных животных и человека, характеризующееся поражением центральной нервной системы. Чаще всего передается человеку при укусе больного животного (собаки, волка, лисицы и др.) или при попадании слюны больного животного на поврежденную кожу или слизистые оболочки. Без лечения бешенство практически всегда приводит к смерти больного.

В 1903 г. Рамленже доказал вирусную природу бешенства. Вирус бешенства относится к семейству рабдовирусов (возбудители бешенства, везикулярного стоматита у крупного рогатого скота и лошадей, а также других заболеваний у животных, от насекомых до млекопитающих, и растений). Вирион имеет пулевидную форму. Его размеры 180–300ґ65 нм. Вирион окружен белково-липидной оболочкой, содержащей единственный гликопротеин, который является видоспецифичным антигеном, и содержит спиральный нуклеокапсид с единственной РНК, а также собственную РНК-полимеразу.

Дата добавления: 2016-04-14 ; просмотров: 569 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

источник

Все вирусные геномы являются гаплоидными, т.е. содержат одну копию каждого гена. Исключение составляют ретровирусы, которые обладают диплоидным геномом. Геномы ДНК-вирусов позвоночных представлены одной двуспиральной молекулой за исключением парво- и цирковирусов.

Геномы полиома-, папиллома-, гепадна- и цирковирусов представлены кольцевой ДНК. ДНК гепаднавирусов частично двуспиральная, частично односпиральная. ДНК вирусов полиомы и папилломы является суперспиральной. Большинство линейных вирусных ДНК обладает способностью приобрести циркулярную конфигурацию, которая требуется для репликации по вращающемуся кольцевому механизму. Две цепи ДНК вируса оспы ковалентно связаны своими концами и при денатурации образуют большое одноцепочечное кольцо. У некоторых ДНК-вирусов (так же как у РНК-ретровирусов) имеются концевые повторяющиеся последовательности. Инвертированные концевые повторы обнаружены у адено- и парвовирусов. У адено-, гепадна- и парвовирусов, так же как у некоторых РНК-вирусов (пикорна- и калицивирусов), с 5′-концом генома ковалентно связан белок, играющий важную роль в его репликации.

Все РНК-вирусы позвоночных за исключением рео- и бирнавирусов имеют одноцепочечные геномы. Геном некоторых РНК-вирусов состоит из нескольких (2-12) уникальных фрагментов, каждый из которых кодирует, как правило, один белок. РНК-вирусы с односпиральным геномом могут иметь различную полярность. Если они имеют ту же полярность, что и мРНК, то они могут прямо индуцировать синтез вирусного белка и считаются положительно (+) полярными.

Если геномная нуклеотидная последовательность комплементарна мРНК, то они считаются отрицательно (—) полярными. К ним относятся: парамиксо-, рабдо-, фило-, ортомиксо-, арена- и буньявирусы. Все они имеют вирионную РНК-зависимую полимеразу (транскриптазу), которая в инфицированной клетке транскрибирует положительно-полярную РНК на матрице геномной вирусной РНК. У аренавирусов, по крайней мере, у одного рода буньявирусов, один из РНК-сегментов является двуполярным. Обычно у (+)полярных РНК-вирусов З’-конец имеет polyA-последовательность, а 5′-конец имеет кэп-структуру.

Размер геномов РНК-вирусов (одноцепочечных 1,7—21 т.н.; двуцепочечных — 18—27 т.п.н.) значительно меньше размера генома многих ДНК-вирусов. Поэтому РНК-вирусы, как правило, кодируют меньше белков, чем ДНК-вирусы. Масса генома различных вирусов находится в пределах от 1 % (орто- и пара-миксовирусы) до 32% (парвовирусы) от массы вириона.

Различные семейства вирусов позвоночных значительно различаются по структуре и функции генома. Основные типы вирусных геномов можно представить следующим образом:
1) двуцепочечной линейной молекулой ДНК с открытыми (герпесвирусы, аденовирусы, иридовирусы) или ковалентно связанными концами (вирусы оспы, асфаровирусы);
2) одноцепочечной линейной молекулой ДНК (парвовирусы);
3) одноцепочечной кольцевой молекулой ДНК (цирковирусы);
4) двуцепочечной кольцевой молекулой ДНК (папилломавирусы, полиомавирусы);

5) частично двуцепочечной кольцевой незамкнутой молекулой ДНК (гепаднавирусы);
6) одноцепочечной молекулой РНК, являющейся мРНК (положительно-геномные вирусы: пикорнавирусы, тогавирусы, флавивирусы, астровирусы, калицивирусы, коронавирусы, артеривирусы, нодавирусы);
7) одноцепочечной единой (рабдовирусы, парамиксовирусы, филовирусы, бор-навирусы) или фрагментированнои (ортомиксовирусы) линейной молекулой РНК, комплементарной мРНК — отрицательно-геномные вирусы;
8) одноцепочечной фрагментированнои кольцевой ковалентно несвязанной отрицательной или двуполярной РНК (буньявирусы, аренавирусы);
9) двуцепочечной линейной фрагментированнои молекулой РНК (реовирусы, бирнавирусы);
10) двумя идентичными линейными молекулами плюс-РНК, являющимися матрицами для синтеза ДНК (ретровирусы).

Молекулярная масса ДНК различных вирусов позвоночных варьирует в широких пределах: от 0,7—1,5 МД у цирковирусов и парвовирусов, до 150—200 МД у вирусов оспы. Молекулярная масса генома у РНК вирусов колеблется менее значительно — от 2,0 до 20,0 МД.

56. Трансляция и образование структурных и неструктурных вирусных белков. Сборка вирионов и их выход из клеток.

Репродукция вирионов характеризуется сменой стадий:

Транскрипция — переписывание ДНК на РНК – осуществляется с помощью фермента РНК-полимеразы, продуктами является биосинтез и-РНК. ДНК-содержащие вирусы, репродукция которых происходит в ядре, используют для транскрипции клеточную полимеразу. РНК-содержащие вирусы ф-ю и-РНК выолняет сам геном. У некоторых РНК-содержащих вирусов передача генетической информации осуществляется по формуле РНК-РНК-белок. К этой группе вирусов относятся – пикорновирусы, корновирусы.

У РНК-содержащих вирусов транскрипция осуществляется вирусоспецифическими ферментами транскриптазами, т.е. вирусами закодированными в геноме.

Синтез белка происходит в результате трансляции в РНК.

Трансляция – процесс перевода генетической информации, содержащейся в вирусе на специфическую последовательность АК. Синтез белка осуществляется на рибосомах клетки. Репликация – синтез молекул нуклеиновой кислоты, гомологичной геному. В клетке происходит репликация ДНК в результате которой образуется двунитчатая ДНК. Будучи внутриклеточными паразитами вирусы используют все энергетические ресурсы клетки для синтеза компонентов: АК, нуклеотидов, АТФ. При этом в значительной мере или полностью подавляется клеточный метаболизм. На ряду с этим вирус вызывает образование ферментов, отсутствующих в клетке и необходимых для репликации вирусных АК.

Согласно современным данным различают 3 основных периода в цикле репродукции:

Каждый из периодов включает ряд этапов:

1.Адсорбция вируса на клетке.

3.Депротеинизация (высвобождение нуклеиновой кислоты).

1.Биосинтез ранних вирусных белков

2.Биосинтез вирусных компонентов

1.Формирование зрелых вирионов

2.Выход зрелых вирионов из клетки.

1.Адсорбция – физико-химический процесс, является следствием разности зарядов. Эта стадия обратима на ее исход оказывает влияние кислотность среды, температура и другие процессы.

Основную роль в адсорбции вируса играет взаимодействие вируса с комплементарными рецепторами клетки. По химической природе они относятся к мукополипротейдам. На степень скорости адсорбции влияют гормоны действующие на рецепторы. Адсорбция вируса может и не наступить, что связано с различной чувствительностью клеток к вирусам. Чувствительность, в свою очередь определяется:

— наличием в клеточной оболочке и цитоплазме ферментов, способных разрушить оболочку и освободить нуклеиновую кислоту.

— наличием ферментов, материала, обеспечивающих синтез вирусных компонентов.

2.Проникновение вируса в клетку:

Вирус проникает 3 путями – путем непосредственного впрыскивания (характерно для фагов); путем разрушения клеточной оболочки (путь сплавления – характерно для вирусов растений); путем пиноцитоза (характерен для вирусов позвоночных).

3.Репродукция ДНК-содержащих вирусов.

Под воздействием ферментов у ДНК-содержащих вирусов осуществляется синтез и-РНК, и-РНК посылается на рибосомы чувствительной клетки. На рибосомах клетки начинается синтез ранних вирионных белков (наделены свойствами – ферментами, блокируют клеточный метаболизм).

Ранние вирионные белки дают начало образованию ранних вирионных кислот.

По мере накопления ранних вирионных белков они блокируют себя и процесс перестраивается на рибосомном аппарате. Идет сборка вирионов и вновь сформировавшиеся вирионы покидают клетку-мать.

1.Просачиваются через оболочку клетки и одеваются суперкапсидом, в состав в состав которого включаются компоненты клетки: липиды, полисахариды. В данном случае клетка сохраняет свою жизнедеятельность затем погибает. В некоторых случаях в процессе репродукции процессы могут происходить в течение нескольких лет, но жизнедеятельность сохраняется. При этом способе зрелые вирионы из клетки выходят постепенно и относительно длительно. Этот путь характерен для сложных вирусов, имеющих двойную оболочку.

В процессе репродукции образуются различные аномальные вирусы. Усилиями академика Жданова в последние годы были открыты псевдовирусы, состоящие из РНК-вируса и белков клетки, образующих капсид. Они обладают инфекционными свойствами, но в силу особенности капсида не поддаются действию антител, образующих ответ на этот вирус.

Явление образования таких вирусов объясняется длительным вирусоносительством при наличии в организме специфических АТ.

Причинами формирования таких вирионов являются:

1.Высокая множественность, в результате чего клетка не в состоянии обеспечить все потомство энергетическим материалом.

2.Действие интерферона – он влияет на синтез ДНК и РНК вирусов.

Титрование вирусов.

В лабораторных работах с вирусами, биофабричном производстве и в ветеринарной практике постоянно возникает необходимость определения количества вирусов в том или ином материале. Без такого определения невозможны экспериментальное заражение вирусами живых лабораторных систем, производство живых и инактивированных противовирусных вакцин и диагностических препаратов, оценка активности живых противовирусных вакцин, получение иммунных сывороток и многие другие работы.

Количество вируса в каком-либо материале определяют по титру вируса в этом материале. Под титром вируса понимают выражение его концентрации в материале.

Титр вируса — это количество вируса, содержащееся в единице объема материала. Поскольку количество вируса невозможно выразить в обычно применяемых (объем, масса и т. п.) единицах, прибегают к измерению в единицах действия или единицах активности. Вирусы обладают инфекционным и гемагглютинирующим действием. Отсюда и единицы количества вирусов инфекционные и гемагглютинирующие.

Размерность этих единиц зивисит от соотношения полноценных и неполноценных вирионов в используемой суспензии, объекта, способа титрования и других факторов. В практике нашли применение три типа единиц количества вируса: 1-й — инфекционные единицы локальных повреждений, вызываемых вирусами и оцениваемых по единичному эффекту; 2-й — инфекционные единицы 50%-ного действия вирусов на чувствительные живые объекты, оцениваемые статистически; 3-й — гемагглютинирующие единицы.

Из локальных повреждений, вызываемых вирусами, наиболее известны бляшки в зараженных культурах клеток (островки мертвых клеток в слое живых) и оспины (некротические узелки) на ХАО куриных эмбрионов, зараженных оспенными и некоторыми другими вирусами. В случаях такого проявления инфекционной активности вирусов количество вируса может быть измерено в бляшкообразующих единицах (БОЕ) или оспообразующих единицах (ООЕ). Одна БОЕ равна дозе вируса, способной вызвать образование одной бляшки, а одна ООЕ — одной оспины.

Наиболее универсален метод определения титра вируса в единицах 50%-ного инфекционного действия. По этому методу за единицу количества вируса принимается такая его доза, которая способна вызывать инфекционный эффект у 50 % зараженных тест-объектов. Она обозначается как ЭД₅₀— эффективная 50%-ная доза. Число таких доз вируса в единице объема материала и будет выражать титр вируса в этом материале.

Виды единиц количества вирусов при определении по 50%-ному инфекционному действию

Тест-объекты	Виды инфекционного действия вирусов	Единицы количества вирусов
названия единиц	сокращение обозначения
Лабораторные	Гибель	50%-ная летальная	ЛД₅₀
животные	доза
То же	Клинические симп-	50%-ная инфекци-	ИД₅₀
томы или патоло-	онная доза
гоанатомические
изменения
Куриные эмбри-	Гибель	50%-ная эмбриональ-	элд₅₀
оны	ная летальная
доза
То же	Патологоанатоми-	50%-ная эмбриональ-	эид₅₀
ческие изменения	ная инфекционная
доза
Культуры клеток	Цитопатический	50%-ная цитопати-	ЦПД₅₀
эффект	ческая доза

В качестве тест-объектов в лабораториях обычно используют белых мышей, куриные эмбрионы и культуры клеток, у которых инфекционное действие вируса может проявляться гибелью, клиническими симптомами, патологоанатомическими изменениями и цитопатическим эффектом. Для каждого вируса подбирают чувствительный к нему тест-объект и форму учета его инфекционного действия, по которой оценивают эффект заражения. В зависимости от вида тест-объекта и формы проявления инфекционного действия ЭД₅₀ принимает один из следующих видов, приведенных в таблице 6.

1 ЛД₅₀—это доза вируса, убивающая 50 % лабораторных животных (обычно белых мышей);

1 ИД₅₀—доза вируса, вызывающая клинические симптомы или патологоанатомические изменения у 50 % зараженных лабораторных животных;

1 ЭЛД — доза вируса, убивающая 50 % куриных эмбрионов;

1 ЭИД₅₀—доза вируса, вызывающая патологоанатомические изменения у 50 % зараженных куриных эмбрионов;

1 ЦПД₅₀— доза вируса, вызывающая цитопатический эффект у 50 % зараженных культур клеток (обычно пробирок с культурами клеток).

Количество ЭД₅₀ (ЛД₅₀, ИД ЭЛД₅₀, ЭИД₅₀ или ЦПД₅₀) вируса, содержащееся в единице объема вируссодержащего материала, и будет выражением титра (Т) вируса в этом материале. Например, Т=10 3,48 ЦПД₅₀/0,1 мл означает, что в каждой 0,1 мл вируссодержащего материала содержится 10 3 ‘ 48 доз вируса (т. е. более 1000, но менее 10 000, а именно 10 3,48 =3020), каждая из которых способна вызвать цитопатический эффект в 50 % пробирок с культурой клеток.

Названные единицы 50%-ного инфекционного действия вируса (ЛД₅₀, ИД₅₀, ЭЛД₅₀, ЭИД₅₀, ЦПД₅₀) используются в случаях оценки инфекционного действия вируса со статистически оцениваемым эффектом, имеющим место, когда учет инфекционного действия вируса ведется по летальному действию, клиническим симптомам, патологоанатомическим изменениям или цитопатическому действию.

Титрование вирусов по 50%-ному инфекционному действию — наиболее универсальный прием, пригодный для титрования практически любого вируса, если подобрать чувствительную к нему живую систему (текст-объект). Однако этот метод титрования вирусов довольно трудоемкий, длительный и требует статистических расчетов.

Задача определения титра вируса в единицах 50%-ного инфекционного действия (ЛД₅₀, ИД₅₀, ЭЛД₅₀, ЭИД₅₀, ЦПД₅₀) сводится к тому, чтобы найти такое разведение испытуемого вируссодержащего материала, в объеме заражающей дозы которого содержалась бы одна ЭД₅₀, а затем рассчитать, сколько таких единиц вируса содержится в таком же объеме вируссодержащего материала, что и будет показателем титра вируса в этом материале.

Чтобы решить эту задачу, сначала из исследуемого вируссодержащего материала готовят ряд последовательных 10-кратных разведений. 10-кратные разведения берут по двум причинам:

во-первых, как видно из графика зависимости инфекционного эффекта от дозы вируса (рис. 35), кривая этой зависимости вблизи точки, соответствующей ЭД₅₀, на значительном отрезке приближается к прямой.

Рисунок 35. График зависимости инфекционного эффекта от дозы вируса

Это означает, что в определенных пределах, центр которых в точке ЭД₅₀, между логарифмом дозы (разведения) вируса и инфекционным эффектом существует прямолинейная зависимость, т. е. величина инфекционного эффекта пропорциональна логарифму дозы вируса (или его разведения), в области малых и особенно больших доз эта зависимость нарушается;

во-вторых, при 10-кратном разведении облегчаются последующие расчеты.

Одинаковыми объемами каждого из 10-кратных разведений исследуемого вируссодержащего материала заражают равные группы чувствительных к данному вирусу живых тест-объектов (мышей, куриных эмбрионов или культур клеток). При этом в каждой группе должно быть не менее 4—6 тест-объектов, так как при меньшем количестве статистически рассчитываемая величина титра вируса будет иметь слишком большую погрешность (статистическая величина тем точнее, чем на большем количестве исходных данных она основана).

После заражения учитывают результат действия вируса (гибель, клинические симптомы, патологоанатомические изменения или ЦПЭ) на зараженные объекты и определяют, в каком разведении вирус проявил свое действие на 50 % чувствительных объектов. Разведение, дающее 50%-ный эффект, рассчитывают методом прямолинейной интерполяции. Когда такое разведение нашли, то считают, что в заражающем объеме вируса, разведенного в найденное (соответствующее 50%-ному эффекту) число раз, содержится 1 ЭД₅₀. В таком же объеме исходного (неразведенного) вируссодержащего материала таких доз (ЭД₅₀) содержится больше во столько раз, во сколько был разведен материал, давший 1 ЭД₅₀. Затем пересчитывают, сколько таких единиц 50%-ного инфекционного действия вируса содержится в единице объема (мл) вируссодержащего материала, что и будет выражением титра вируса в данном материале.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

источник

Оспу, часто называвшуюся бичом человечества, 35 лет назад удалось полностью ликвидировать с помощью массовой вакцинации и строгого противоэпидемического надзора. Это первый и пока единственный пример глобальной ликвидации особо опасного инфекционного заболевания мировым сообществом. Но исчезла ли оспа навсегда, не вернется ли эта или другая опасная оспоподобная инфекция вновь? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно знать, как и когда появился возбудитель этой болезни, как он адаптировался к человеческому организму и разобраться в механизмах взаимной эволюции патогенов и их хозяев

Оспа, или натуральная оспа (не путать с ветряной оспой), – особо опасное инфекционное заболевание, унесшее -больше человеческих жизней, чем другие инфекции или даже войны.

Возбудитель этой болезни вызывал настолько характерные клинические проявления инфекции и служил причиной столь масштабных эпидемий с высоким уровнем смертности, что многие историки и медики оставили письменные свидетельства об этом заболевании. И хотя дошедшие до наших дней записи фрагментарны и разрозненны и не всегда позволяют надежно установить причину конкретной эпидемической вспышки, можно с уверенностью утверждать, что с давних времен это заболевание встречалась на большой территории, ограниченной на западе Египтом, а на востоке – Китаем.

С периода крестовых походов эпидемии этой опустошительной болезни регулярно возникали на Европейском материке как следствие заноса инфекции с Ближнего Востока: в VI—VII вв. вспышки оспы были зафиксированы во Франции, Италии, Испании и других странах Европы. Первые упоминания о тяжелых эпидемиях оспы в России относятся к XV в., а начиная со следующего столетия оспа стала настолько обычным явлением для Европы, что внимание летописцев привлекали только случаи ее чрезвычайно широкого распространения.

И даже в XX в., за те неполные восемьдесят лет, когда осуществлялась массовая противооспенная вакцинация и велась интенсивная борьба с натуральной оспой с применением строгих карантинных мер, от этой инфекции в мире погибло не менее 300 млн человек!

Как и другие вирусы, вирус оспы не способен существовать самостоятельно: чтобы размножиться, всем вирусам необходимо заразить чувствительные к ним высшие организмы. При этом в природе по¬стоянно идут процессы изменения генетических программ и селекции (отбора) оптимальных вариантов, как у самих вирусов, так и у их хозяев. Отличие состоит лишь в том, что вирусы размножаются в зараженной клетке организма в короткий промежуток времени (несколько часов) и дают многочисленное потомство (сотни и тысячи дочерних вирусных частиц).

Многоклеточные организмы, например человек, не идут ни в какое сравнение с вирусами по скорости и эффективности размножения. При развитии эпидемии в реальной человеческой популяции, которая остается генетически неизменной в этот короткий промежуток времени, распространение вируса между особями происходит по принципу цепной реакции. Такой процесс может приводить к появлению множества мутантных (измененных) вариантов исходного вируса и отбору одного из них, который в данных конкретных условиях имеет преимущество в распространении и размножении. В случае, когда инфекция завершается летальным исходом, погибают наиболее чувствительные к ней особи. При этом во время любой эпидемии обязательно находятся особи слабо чувствительные или даже совершенно устойчивые к конкретному инфекционному агенту.

Чувствительность к инфекции обусловлена генетическими особенностями особей, поэтому во время массовых эпидемий возникают не только новые варианты вирусов, но и происходит обогащение популяции хозяина особями с генетически обусловленной устойчивостью к вирусу. Так идет взаимообусловленная совместная эволюция (коэволюция) вируса и его хозяина, при том что скорость эволюции у вирусов значительно выше по сравнению с аналогичным процессом у животных и человека.

Важная особенность натуральной оспы состоит в том, что она является строго антропонозной инфекцией, т. е. передается только от человека к человеку – на сегодня не существует других видов млекопитающих, чувствительных к возбудителю этого заболевания. При этом данная инфекция обладает высокой контагиозностью, т. е. способностью эффективно передаваться от больных людей к здоровым. Вероятно, что вирус натуральной оспы произошел от вируса, поражавшего широкий круг чувствительных к нему видов животных, но который в процессе эволюции утратил эту способность, максимально адаптировавшись к организму человека (Shchelkunov et al., 2005).

Если острое инфекционное заболевание способно быстро распространяться в популяции хозяина и приводить к скорой гибели или выздоровлению с приобретением иммунитета, то его вспышка должна приводить к быстрому исчерпанию «запаса» чувствительных к нему особей. И если при этом возбудитель такой инфекции человека утратит возможность размножаться в ранее существовавшем природном резервуаре, т. е. в диких животных, то в относительно небольшой и неплотной популяции людей эпидемия будет быстро затухать.

В большой же популяции людей с высокой плотностью населения инфекция может передаваться из одного района в другой, возвращаясь на исходную точку спустя годы, когда уже родилось и выросло новое поколение, чувствительное к патогену. В этом случае антропонозная инфекция будет поддерживаться на определенной территории многие годы, переходя в так называемое эндемичное состояние.

Старейшие дошедшие до нашего времени описания оспы, датируемые IV в. (Китай) и VII в. (Индия и Средиземноморье), определяют это заболевание прежде всего как детскую инфекцию, с наибольшим уровнем смертности именно среди детей. Это указывает на существовавшую уже в то время устойчивую эндемичность заболевания в этих густо населенных географических зонах.

В Индии, несмотря на многовековую эндемичность заболевания и длительную коэволюцию вируса натуральной оспы и населения этого региона, смертность среди невакцинированных детей возрастом до 5 лет во время периодически возникавших там эпидемий оспы даже в ХХ в. могла достигать 50 % (Fenner et al., 1988). Это обусловлено тем, что вирус натуральной оспы обладает многофакторной системой для эффективного преодоления многочисленных защитных реакций организма человека, направленных против инфекционных агентов (Щелкунов, 2011; Shchelkunov, 2012). Поэтому вероятность генетической адаптации человеческой популяции к этому вирусу, которая позволила бы значительно понизить степень его патогенности для человека, крайне мала.

За прошедшие века эволюция в большей степени коснулась самого вируса. При этом на наиболее густонаселенных и обширных территориях (Индийский субконтинент) возникали эпидемии оспы с наибольшим уровнем летальности, а в регионах с низкой плотностью населения – с меньшим.

Известно, что большинство человеческих патогенов происходит от зоонозных (т. е. характерных для диких животных) инфекционных агентов. При этом многие вирусы могут не вызывать выраженного заболевания у своего природного хозяина, но быть высокопатогенными при переносе на другой вид, в том числе на человека. Одни из наиболее ярких таких примеров – вирусы Марбург и Эбола, природным хозяином которых являются африканские летучие мыши. Они не вызывают у этих животных заболевания даже при лабораторном заражении большими дозами, однако у человека служат причиной тяжелейших геморрагических лихорадок с летальностью до 80 %.

Важное значение для инфекционной «истории» человека имело формирование больших популяций домашних животных. Именно такие животные, с которыми люди часто вступают в близкий контакт, обычно и служат эффективным промежуточным резервуаром для передачи патогена от диких животных к человеку.

При этом на первых этапах этого процесса большинство зоонозных патогенов не способно передаваться от больного человека к здоровому. Однако по мере увеличения частоты инфицирования нового хозяина, в результате естественной эволюции вирус может приобрести способность эффективно передаваться между людьми и таким образом стать причиной эпидемий. Период полной адаптации вируса к новому хозяину и превращение его в эпидемически опасный патоген может иногда исчисляться многими годами (Shchelkunov, 2011).

На основе данных расшифровки вирусных геномов удалось оценить время видообразования и независимой эволюции различных ортопоксвирусов, к которым относится вирус натуральной оспы (Бабкин, Щелкунов, 2008). Оказалось, что «родственные» вирусы натуральной оспы и оспы верблюдов произошли от единого ортопоксвируса-предка (по-видимому, вируса грызунов) около 3,4 ± 0,8 тыс. лет назад, а затем эволюционировали независимо.

Вероятно, примерно около 4 тыс.лет назад этот ортопоксвирус, имевший широкий круг хозяев, приобрел свойство заражать человека. При этом он вызывал как у людей, так и у домашних животных только кожные поражения без тяжелых последствий. По торговым путям древних цивилизаций вирус мог распространиться на огромном пространстве от Индийского субконтинента до долины р. Нил, вызывая в этих районах спорадические вспышки относительно легкой инфекции. Однако по мере адаптации вируса к человеческому организму могли возникать все более массовые вспышки, что, в свою очередь, приводило к появлению новых вариантов вируса (Shchelkunov, 2009).

Считается, что натуральная оспа зародилась в районе Египта ( Ближний Восток), однако в дошедших до нас многочисленных региональных письменных источниках того времени нет упоминания об эпидемиях этого заболевания. Поэтому стоит рассмотреть альтернативный вариант, связанный с историей древней высокоразвитой Индской (Хараппской) цивилизации, которая была открыта археологами лишь в 1920-е гг. (Альбедиль, 1991).

Около 2,5 тыс. лет до н. э. в протяженной долине р. Инд появились крупнейшие для того времени города, население которых к началу 2-го тысячелетия до н. э. составляло около 5 млн человек. Однако по неизвестной причине 1,8—1,6 тыс. лет до н. э. эти города обезлюдели. Нет свидетельств, что они погибли в результате войн или природных катаклизмов; более того, при раскопках крупнейшего города Мохенджо-Даро на улицах были найдены многочисленные останки людей без видимых ран и повреждений, при том что, как установили археологи, для этой культуры было характерно кремирование умерших.

Самым очевидным объяснением краха Индской цивилизации – одной из трех наиболее древних цивилизаций человечества, наряду с древнеегипетской и шумерской, может быть эпидемия смертельной болезни. Поскольку время возникновения вируса натуральной оспы (3,4 ± 0,8 тыс. лет назад) хорошо соответствует периоду резкого сокращения численности населения долины Инда (3,8—3,6 тыс. лет назад), можно предположить, что именно натуральная оспа в качестве новой смертельной инфекции стала причиной массовых эпидемий среди местного населения, не имевшего к ней иммунитета, что и привело к резкому снижению его численности (Shchelkunov, 2009). Размер этой человеческой популяции, по-видимому, не позволил инфекции перейти в эндемичное состояние, и этот высоковирулентный для человека инфекционный агент исчез.

Однако его зоонозный прародитель (либо низковирулентный вариант вируса натуральной оспы с широким кругом хозяев), по-видимому, продолжал циркулировать в природном резервуаре (грызунах) на большой территории. Такая ситуация характерна для любой новой высоколетальной инфекции человека: самый известный пример – эпидемия гриппа «испанка» в 1918—1919 гг.

Исследователи древних рукописей, в том числе Талмуда и Библии, не нашли в них описания эпидемий строго антропонозной инфекции с высыпаниями на коже, напоминающей натуральную оспу. Однако если использовать выдвинутое выше предположение, что возбудитель оспы произошел от ортопоксвируса с широким кругом хозяев, который на первых этапах адаптации к человеку оспы сохранил свойства зоонозной инфекции с небольшой патогенностью для человека, то в тексте Библии мы находим нужное нам описание, относящееся ко времени исхода еврейского народа из Египта (14 в. до н. э.): «… и сделалось воспаление с нарывами на людях и на скоте во всей земле Египетской» (Исход, шестая казнь египетская).

Это свидетельствует, что в Египте и на Ближнем Востоке уже в древние времена, по-видимому, имели место эпидемии зоонозной инфекции людей и домашних животных с кожными высыпаниями на теле, не сопровождающиеся летальным исходом (Shchelkunov, 2011).

Не исключено, что с эпидемией оспы, но уже с высокой летальностью, связана и таинственная «катастрофа» бронзового века на Ближнем Востоке и Восточном Средиземноморье, датируемая 1,2—1,1 тыс. лет до н. э. Этот период характеризуется резким снижением численности человеческой популяции этого обширного региона, разрушением городов и катастрофическими изменениями в общественном укладе (Robbins and Manuel, 2001). И именно к этому времени относятся две из трех найденных египетских мумий с кожными поражениями, характерными для натуральной оспы (Fenner et al., 1988).

Можно предположить, что в этот период в районе Ближнего Востока и Восточного Средиземноморья, где проживало несколько миллионов человек, произошло повторное возникновение опасного для людей вируса, однако недостаточно высокая численность человеческой популяции опять не позволила новой антропонозной инфекции перейти в эндемичное состояние и сохраниться.

Следующее «пришествие» оспы произошло в середине 1 тыс. лет до н. э. на Индийском субконтиненте. Здесь в долине Ганга к тому времени сформировалась крупнейшая (около 25 млн человек) и плотная человеческая популяция. Очевидно, такая численность населения оказалась уже достаточной, чтобы вновь образовавшийся высокопатогенный штамм вируса перешел в эндемичное состояние.

В это время среди европейских стран самой густонаселенной была Греция, численность населения которой к 400 г. до н. э. составляла примерно 3 млн человек. И в Греции, и на Ближнем Востоке оспа, по-видимому, тогда не наблюдалась: по крайней мере, в армии Александра Македонского на пути от Средиземного моря до Индии не случались эпидемии. Зато во время пребывания этой армии на территории Индийского субконтинента в 327 г. до н. э. произошла вспышка заболевания с кожными поражениями, характерными для оспы.

Переход оспы на Индийском субконтиненте в эндемичное состояние обеспечил сохранение этого высокопатогенного для человека агента на протяжении многих столетий, вплоть до XX в. Отсюда это заболевание постепенно распространилось по всему миру, и ликвидировать его в глобальном масштабе удалось лишь во второй половине прошлого века с помощью специальных профилактических прививок.

Нужно заметить, что люди с давних пор наблюдали у домашних животных (коров, лошадей и буйволов) оспо-подобные заболевания. Накапливалась информация, что люди, контактировавшие с больными животными, переносили такое заболевание в легкой форме, с образованием только кожных поражений. Зато впоследствии они оказывались невосприимчивыми к летальной инфекции во время эпидемий натуральной оспы.

На основании подобных наблюдений в 1796 г. английский медик Э. Дженнер впервые предложил в качестве защиты от оспы прививку инфекционного начала из пустул больных коров или лошадей. Этот метод защиты от оспы получил название вакцинация (от лат. vache – корова), а впоследствии этот термин стали использовать в приложении к иммунизации против любых других инфекций.

Следует упомянуть, что царство вирусов было открыто лишь столетие спустя после введения в практику вакцинации против оспы. Но хотя природа защитного агента в то время была неизвестна, противооспенную вакцинацию стали активно применять сначала в Европе, а затем и во всем мире.

Первоначально людей заражали инфекционным материалом, взятым непосредственно от больных коров или лошадей, внося его в организм через кожные насечки на пред¬плечье. Затем для вакцинирования других людей стали брать материал из кожных поражений с предплечья вакцинированных. Такой метод противооспенной вакцинации назывался «от руки к руке».

Во второй половине XX в. вакцинный материал научились получать в большом количестве от телят, зараженных путем массированной скарификации (шрамирования) кожи. Это позволило стандартизовать препараты вакцины и успешно проводить массовые вакцинации против оспы (Fenner et al., 1988).

В России (а затем в СССР) обязательное оспопрививание было введено в 1919 г. В результате в стране с огромной территорией и различными географическими зонами, от пустынь до северной тундры, где проживали десятки народностей с различными традициям и верованиями, удалось за поразительно короткий срок (уже к 1936 г.!), полностью ликвидировать это опасное заболевание.

В первой половине XX в. так поступили и многие развитые страны. Тем не менее еще в 1950-х гг. вспышки натуральной оспы ежегодно регистрировались в 50—80 странах мира. А эндемичные очаги натуральной оспы в Азии, Африке и Южной Америке продолжали представлять угрозу странам, уже освободившимся от этой инфекции. Именно поэтому даже в этих странах пришлось продолжать противооспенную вакцинацию населения.

Перелом наступил в 1958 г., когда на 9-й сессии Всемирной ассамблеи здравоохранения от имени делегации СССР выступил заместитель министра здравоохранения В. М. Жданов с предложением инициировать программу ликвидации оспы во всемирном масштабе. И такая резолюция была принята 12 июня 1958 г., а затем, уже под эгидой Всемирной организации здравоохранения, началась беспрецедентная международная программа глобальной ликвидации оспы.

Советский Союз стал не только инициатором этой программы, но и оказал широкую поддержку на всех этапах ее реализации в последующие годы. Уже в 1958 г. Советское правительство передало ВОЗ 25 млн доз сухой противооспенной вакцины, которая была направлена в разные страны. Через два года в Московском научно-исследовательском институте вирусных препаратов была организована специальная лаборатория для крупномасштабного производства противооспенной вакцины, отвечающей требованиям ВОЗ. Эта лаборатория стала также центром для обучения зарубежных специалистов. Всего же за два десятилетия осуществления международной программы по ликвидации оспы наша страна поставила свыше 1,5 млрд доз противооспенной вакцины, которые использовали для вакцинации населения в 45 странах.

Последний случай оспы был зарегистрирован в 1978 г., а через два года на 33-й сессии ВОЗ было торжественно провозглашено, что мир и все народы Земли одержали победу над натуральной оспой. Одновременно всем странам было рекомендовано прекратить вакцинацию населения против оспы.

После успешной победы над оспой остался вопрос: навсегда ли ликвидировано это опасное инфекционное заболевание?

Ответ на него не так прост. Потенциальная опасность «возрождения» оспы сохраняется и в наши дни, поскольку на больших территориях Евразии, Центральной Африки и Южной Америки распространены близкие родственники вируса натуральной оспы – патогенные для человека зоонозные ортопоксвирусы. Среди них – вирусы оспы обезьян, оспы коров, оспы буйволов и осповакцины, чьим природным резервуаром служат разные виды грызунов (Shchelkunov et al., 2005).

Например, на территории Индии в последние годы происходят вспышки инфекции, вызванные вирусом оспы буйволов, в которые вовлечены тысячи животных и сотни людей. Если эту ситуацию пустить на самотек, то по мере укрупнения вспышек заболевания все большее число людей будет инфицироваться вирусом, в результате чего он сможет полностью адаптироваться к организму человека, превратившись в эпидемически опасный инфекционный агент.

Но оснований для паники все же нет: современная ситуация радикально отличается от тех, что наблюдались в далеком прошлом. Все вспышки ортопоксвирусных инфекций человека и домашних животных в наши дни регистрируются и изучаются медиками и ветеринарами, а в процессе глобальной ликвидации оспы были отработаны стратегии вакцинации и противоэпидемических мероприятий при таких инфекциях.

Контроль всех локальных вспышек ортопоксвирусных инфекций людей должен вестись с помощью современных методов видоспецифичной экспресс-диагностики, а для предотвращения их перехода в эпидемии нужно использовать карантинные мероприятия и вакцинацию. Если ВОЗ и медицинским службам стран, которые ведут наблюдения за ортопоксвирусными инфекциями домашних животных и людей, хватит мудрости и организованности, то оспа не вернется.

Бабкин И. В., Щелкунов С. Н. Молекулярная эволюция поксвирусов // Генетика. 2008. Т. 44, № 8. С. 1029—1044.

Щелкунов С. Н. Противовирусные вакцины – от Дженнера до наших дней // Соросовский образовательный журнал. 1998. № 7. С. 43—50.

Щелкунов С. Н. Преодоление ортопоксвирусами защитных систем организма млекопитающих // Молекуляр. биология. 2011. Т. 45, № 1. С. 30—43.

Fenner F., Henderson D. A., Arita I., Ježek Z., Ladnyi I. D. Smallpox and its Eradication. Geneva: World Health Organization, 1988.

Shchelkunov S. N., Marennikova S. S., Moyer R. W. Orthopoxviruses Pathogenic for Humans. New York: Springer, 2005.

Редакция благодарит сотрудников Музея антропологии и этнографии (Кунсткамера) РАН, Санкт-Петербург д.и.н. Я. М. Василькова и К. М. Воздиган за помощь в подготовке публикации

источник