КОВИД, ВАКЦИНЫ, И ОБЩЕСТВО. К ГОДОВЩИНЕ САМОИЗОЛЯЦИИ 1.
Эта статья - размышления вирусолога, специалиста по вакцинам, о пандемии и рывке, который сделали медицинская наука и технология, чтобы её победить, а также о досадном разрыве между наукой и обществом, который мешает ему воспользоваться плодами прогресса.
Константин Чумаков
Годовщина - это хороший повод чтобы оглянуться и подвести итоги, даже если они сугубо предварительные. Мне кажется, в эти мартовские дни 2020 года до большинства американцев стало постепенно доходить что мы имеем дело с чем-то по настоящему серьёзным. Когда в январе появились сообщения о вспышке нового коронавируса в Китае, многие, включая меня, отметали это как очередную модную тему, разрабатываемую голодной до сенсаций прессой. Одни говорили - мало чего там в Китае - он далеко. Другие думали - подумаешь, ещё один «гриппок», вы нас много раз пугали то ли свиным, то ли птичьим гриппом, то Эболой, то Зикой, ваши страшилки на нас уже не действуют. Я, грешным делом, подумал, что, конечно, проблема есть, но явно кто-то хочет нагнать волну страха, чтобы получить в Конгрессе финансирование для научных исследований. Поверьте, это звучит цинично, но это так: деньги - это кровь науки, она теперь невозможна без колоссальных инвестиций. Подумайте, сколько стоят коллайдеры, без которых невозможен прогресс физики, сколько стоят ракеты для полётов на Марс. Биология и медицина за последние полвека тоже сильно подорожали. Если раньше можно было получить Нобелевскую премию, орудуя петлёй в чашке Петри, или было достаточно обычного микроскопа, то теперь это многомиллиардная индустрия, использующая дорогостоящие приборы и тончайшие реагенты для лабораторных опытов. Поэтому наука теперь оперирует по принципу монтера Мечникова из 12 стульев - сегодня деньги, завтра стулья, и это нормально. Но именно введение изоляции и карантина примерно год назад отрезвило многих, и наступило осознание, что это всерьез и надолго, хотя никто тогда не представлял себе, по какому сценарию будет развиваться пандемия.
Бывают события, которые делят нашу жизнь на «до» и «после», и они навсегда врезаются в нашу память. Каждый, кто жил в 2001 году помнит, где он был и что делал 11 сентября. Что-то похожее справедливо и для этой пандемии. Для меня это осознание произошло в Израиле, где мы с женой навещали родственников. Наши обратные билеты были на утренний рейс Lufthansa из Тель-Авива в Мюнхен, где мы должны были пересесть на рейс United до Вашингтона. Но за два дня до отлёта по новостям сообщили, что Израиль отменил все полёты из Германии, и соответственно нам не на чем будет лететь домой, поскольку наш самолёт в аэропорт Бен-Гуриона не прилетит. Я сразу позвонил в United, они подтвердили, что рейс отменён, но сказали, что у них как раз осталось два билета на вечерний рейс в Ньюарк. Мы с радостью поменяли наши билеты, и в результате получили подарок - ещё один день на Святой земле. Я продлил аренду машины, и чтобы скоротать время мы отправились в Иерусалим. Был замечательный весенний день, мы заехали на Оливковую гору, с удовольствием погуляли по Старому городу, постояли у Стены Плача, после чего поланчевали в уютном подвальном ресторанчике в Еврейском квартале. На закате солнца мы выпили по чашечке кофе на террасе, смотрящей на Яффские ворота, и было трудно себе представить, что весь следующий год мы проведём под домашним арестом, практически не выходя из дома, и что с этого момента круто изменится жизнь всего человечества.
Но она изменилась, и вот как. Приобщиться к действу бросились буквально все, понимая, что это шанс под шумок реализовать свои задумки, которые раньше не удавалось осуществить. Политики и чиновники поняли, что пришёл их звёздный час, и стали запрещать что можно и что нельзя, единственное что они умеют делать хорошо. Многие из нас любят садиться на своего любимого конька, отталкиваюсь от любого удобного и неудобного факта, и вне зависимости от темы разговора ехать в своем заранее заданном идеологическом направлении. Так и здесь началась разноголосица разных мнений вокруг этой болезни. Конспирологи бросились выяснять, кто и зачем создал и натравил на нас этот страшный вирус. Стали подливать масло в огонь и некоторые учёные, включая одного Нобелевского лауреата, имя которого я называть не буду из уважения к его сединам. Но настоящие учёные получили уникальную возможность воплотить в реальность те идеи, которые они вынашивали десятилетиями и не могли «пробиться» через плотный частокол регуляций, поставленный для того, чтобы обеспечить безупречную безопасность наших лекарств. Сразу стало понятно, что решить проблему можно двумя способами - созданием антивирусных лекарств и вакцин. И поэтому в одночасье та область, которой я занимался последние 30 лет, вдруг стала очень востребованной. Поэтому в эту годовщину я чувствую себя вправе поговорить о том, что нам удалось узнать о вирусе и сделать для того, чтобы от него защититься, а также о проблемах во взаимодействии науки и общества, которые эта пандемия неожиданно высветила.
Но для начала, как принято в науке, давайте немного о терминологии. COVID-19 стал расхожим термином, хотя нельзя было придумать более неудачный термин. COVID означает Coronavirus Infectious Disease, то есть коронавирусная инфекционная болезнь, без уточнения какая, что не имеет почти никакого смысла. Это понимали даже функционеры Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ), которые придумали этот дурацкий термин, поскольку добавили цифру 19. Болезни номерами не называют, а в традиционной вирусной номенклатуре циферка рядом с названием означает порядковый номер, например Энтеровирус 71, или Риновирус 14, чтобы разобраться в огромном множестве родственных штаммов. В данном же случае имелся в виду 2019-й год, когда возник этот вирус. Означает ли это что они в будущем ожидают COVID-25? Но COVID-19 это название болезни, а как же называется вирус? Международный Комитет по Номенклатуре Вирусов придумал более точное, но трудно произносимое название: SARS-CoV2, то есть второй по счёту коронавирус, вызывающий тяжёлый острый респираторный синдром. Традиционно вирусам имена давались по местам, где их открыли или где они циркулируют, например Marburg, Ebola, Semiki Forest, или West Nile virus. Было бы логично назвать этот вирус Уханьским, на это были все основания, потому что на тот момент 95% всех случаев было именно в этом городе. Но тут обиделись китайцы, и в пароксизме политической корректности ВОЗ придумал это бессмысленное название. Ну теперь это, как говорят, вода под мостом, и люди произносит это сокращение и по-английски, и по-русски, не задумываясь о происхождении, но точно зная, что они имеют в виду.
Единственное, что может объяснить такое мутное название болезни это то, что тогда было не очень понятно, с чем же мы имеем место. Симптомы явно указывали на серьёзное поражения дыхательной системы, от её верхних отделов до лёгких. Но очень быстро выяснилось, что этим дело не ограничивается, сделав это заболевание очень интересным для учёных-медиков. Во-первых, часто наблюдается потеря чувства запаха и вкуса, что является довольно уникальным симптомом. Кроме того, воспаление лёгких было весьма необычным, в котором существенную роль играли тромбы, забивающие мелкие сосуды в лёгких. Кроме того, тромбы также появлялись и в почках и других органах. Происходит это потому, что вирус размножается не только в эпителии дыхательных путей, но также и в клетках стенок кровяных сосудов, то, что учёные называют эндотелием. Вообще болезнь развивается по довольно интересному и долгому сценарию. Как у всех инфекционных полезней, все начинается с инкубационного периода, который длится от трёх до семи дней, в течение которого вирус размножается в организме но симптомов пока нет, и обнаружить его можно только за пару дней до их появления определив присутствие вирусной РНК, используя молекулярный тест основанный на полимеразной цепной реакции. Затем наступает так называемая вирусная фаза, когда размножение вируса происходит очень активно и человек начинает чувствовать симптомы: появляется лихорадка, ломота, кашель, то что обычно ассоциируется с гриппозными проявлениями. Эта вирусная фаза длится примерно неделю, в течение которой организму почти всегда удаётся справиться с вирусом. После этого вирус в организме практически уже не обнаруживается, и большинство людей выздоравливают. Но у некоторых болезнь переходит в следующую фазу, когда возникает воспаление лёгких, тромбозы и вся патология на этой стадии определяется уже не вирусом как таковым (его уже невозможно обнаружить), а запоздалой и гипертрофированной реакцией организма. Иногда после этой фазы наступает ещё и фаза сопутствующих бактериальных инфекций которые часто осложняют в течение многих вирусных заболеваний. И наконец даже когда человек полностью выздоровел иногда появляются разнообразные последствия, то, что называется длинным ковидом. В дополнение у многих больных также возникают неврологические нарушения, головные боли, затуманенное сознание. Таким образом вирус поражает почти все органы человеческого организма.
В соответствии с этим и лечение должно быть различным на разных этапах болезни. На самой первой, вирусной фазе могут быть эффективными противовирусные препараты - либо химические лекарства, либо моноклональные антитела, то есть искусственно созданные иммунные белки, которые связываются с вирусом и его убивают. На фазе, когда возникает воспаление лёгких и тромбозы эффективными бывают стероидные противовоспалительные препараты, которые подавляют чрезмерно шуструю иммунную систему, а также противотромбозные средства. На фазе бактериальных осложнений, конечно, стоит применять антибиотики. Поэтому врачи должны внимательно следить за течением болезни и вовремя применять нужные средства.
За последние 20 лет человечество сталкивается с новым коронавирусом уже в третий раз. Сначала был первый SARS, severe acute respiratory syndrome, или тяжёлый острый респираторный синдром. Этот вирус тоже возник в Китае перейдя с летучих мышей на человека, но благодаря введённым карантинными мерам его удалось быстро ликвидировать. Если бы этого не произошло, то ситуация была бы гораздо более трагичной чем в прошлом году, поскольку смертность от первого вируса SARS гораздо выше. Потом появился MERS, middle-eastern respiratory syndrome, который возник на арабском полуострове, и перешел к человеку от верблюдов. Этот вирус выл завезён и в несколько других стран, например в Южной Корее он вызвал несколько сот тяжелых заболеваний. Но опять же, чисто карантинными мерами его удалось довольно эффективно ликвидировать, хотя он до сих пор может быть обнаружен у верблюдов в аравийской пустыне.
Но, конечно, из коронавирусов наиболее распространёнными являются те, которые вызывают обычную простуду. Простуды, иначе известные как острые респираторные заболевания (ОРЗ) вызываются огромным множеством различных вирусов и бактерий. Здесь и риновирусы, аденовирусы, и четыре различных коронавируса. Все из нас в тот или иной момент своей жизни встречались с этими вирусами, и у нас на память об этой встрече сохраняются антитела против них. Однако эти антитела не мешают нам заражаться вновь и вновь, хотя скорее всего они предотвращают тяжелое течение болезни. По некоторым данным человек может заражаться тем же самым коронавирусом несколько раз в год, чаще всего этого даже не замечая.
Почему же это происходит? Заслуга в этом принадлежит нашей иммунной системе, одному из наиболее гениальных и феноменально сложно устроенных механизмов человеческого организма. По некоторым подсчётам, более 20% человеческого генома посвящено созданию компонентов иммунной системы. Грубо-схематично иммунитет можно разделить на два рукава: врождённый иммунитет и приобретённый, или как его ещё называют адаптивный иммунитет. Врождённый иммунитет включает в себя довольно неспецифические механизмы, которые не дают чужеродным патогенам проникать в наш организм и вызывать болезнь. Врождённым он называется так, потому что работает ещё до того, как мы встретились с микробом, действует вслепую, не различая разные типы микробов. А адаптивный иммунитет называется так, потому что в результате первого взаимодействия с патогеном организм научается вырабатывать специфические белковые вещества (антитела), и тренирует свои иммунные клетки на распознавание специфических патогенов, чтобы их убить.
Врождённый иммунитет включает в себя множество разных факторов и механизмов, большинство из которых до сих пор мало изучено. Это могут быть и пассивные факторы, например ферменты, которые находятся в слюне и на слизистых оболочках, которые могут убивать бактерии. К этим факторам можно отнести и макрофаги - специальные клетки, которые гуляют по нашему организму и пожирают чужаков, а также ненужные обломки своих собственных клеток. Врождённый иммунитет включает и активные механизмы, когда организм распознаёт чужаков и начинает бить тревогу. У нас есть много молекулярных датчиков, которые по-научному называется сенсорами или рецепторами, которые распознают химические компоненты вирусов и микробов, которых не должно быть в здоровом организме. Например, многие бактерии имеют в своём составе липо-полисахариды (гибрид жиров, белков и углеводов), которых нет у человека, и их засекает специальный рецептор-датчик, посылающий молекулярный сигнал в ядро клетки, где включаются специальные гены, запускающие продукцию компонентов системы, способной защитить нас от бактерий. Многие вирусы в процессе своего размножения создают РНК, сделанную из двух цепочек на манер двойной спирали ДНК, и такой двуцепочечной РНК у человека нет. Для того чтобы её обнаружить у нас есть другой рецептор, который запускает уже другой каскад реакций ведущих к образованию белка, называемого интерфероном. Интерферон в свою очередь разносится по организму как гонец, который бьёт тревогу, связываясь с ещё одним рецептаром на поверхности клеток. Получив таким образом сигнал, интерфероновый рецептор запускает ещё один каскад реакций, активирующий специальные гены в нашей ДНК и ведущий к образованию антивирусных белков. Это переводит клетку в антивирусное состояние, при котором она становится нечувствительной к заражению. Например, антивирусные белки могут выключить синтез белка, без чего клетка может некоторое время перекантоваться, а вирус выжить не сможет. Потом всё постепенно возвращается в норму.
Таким образом врождённый иммунитет является первым эшелонам защиты. Он подобен сторожевой службе на башне городской стены, которая будет стрелять и лить расплавленную смолу на всякого кто захочет приблизиться к городу. Страже не обязательно распознавать врага в лицо, она будет мочить всех подряд. А вот адаптивный иммунитет как раз тем и отличается, что он умеет распознавать врага в лицо. И способность запоминать врага и, если он придёт опять, не тратя времени уничтожить его, и является одной из самых замечательных способностей нашего организма. И основана эта система на эволюции и естественном отборе. Не потому, что система возникла в результате Дарвиновской селекции, а потому что эволюция происходит каждый день и каждый час в процессе обучения иммунной системы. Мы все рождаемся с набором иммунных клеток называемых B-клетками, которые способны выделять антитела, по-научному называющиеся иммуноглобулинами. Каждая такая клетка выделяет своё антитело, которое способно связаться со своей мишенью. Таких клеток у новорождённого большое множество, но конечно, на каждого микроба не напасёшься. Антитела, которые они делают тоже связываются кое-как, и убить микроба вряд ли смогут. Но когда такие клетки столкнутся с микробом - точнее только с одним его белком или другим компонентом, называющимся антигеном, то происходит чудо. Такая клетка начинает быстро размножаться, и в ней начинаются перестройки ДНК, кодирующей этот иммуноглобулин, и возникает масса мутаций - изменений последовательности ДНК, в результате которых получается большое разнообразие вариантов антитела. Часть из них связываются с антигеном сильнее, и от этого клетка, которая умеет делать такое улучшенное антитело размножается быстрее, а те, которые делают плохие антитела постепенно отмирают. Таким образом, в результате естественного отбора за несколько дней из зародышевой B-клетки получаются так называемые плазматические клетки, которые производят огромное количество очень эффективных антител, разносящихся по кровотоку и убивающих вирус. А когда противник побеждён, такие клетки уходят в запас превращаясь в клетки памяти, и сидят в костном мозгу. При этом они продолжают производить некоторое фоновое количество антител в большинстве случаев достаточное для того, чтобы защитить от неприятеля если он вернётся опять. И если это произойдёт, то ответ будет мгновенным - клетки начнут опять размножаться и выделять ещё больше антител, чем в первый раз, да и по качеству они будут лучше, поскольку процесс отбора наилучших продолжится. Учёные называют это созреванием сродства к антигену (affinity maturation). Поэтому у тех, кто переболел два раза иммунитет становится лучше, и по этой же причине вакцину лучше давать два, три, а то и четыре раза.
Я сознательно упрощаю картину, чтобы не слишком дурить читателю голову, но существует разные типы антител, некоторые на слизистых оболочках, некоторые циркулируют в крови. Антитела в слизистой - это паспортный контроль на границе, и они не пустят того, кто объявлен в розыск. Но что произойдёт если преступник всё-таки прорвётся внутрь? Здесь его будет разыскивать полиция в виде антител, которые в крови. Они не дадут вирусу заразить клетку.
А что, если и полиция оплошает? Тут вступают в дело тяжёлая артиллерия и танки, которые чтобы победить врага будут громить всё подряд. Это Т-клеточный иммунитет. Он также основан на иммуноглобулинах, и вырабатывается способом, похожим на то, как это делают B-клетки, но механизм действия другой. Т-клетки - которые называются киллерами, способны убивать клетки, в которых что-то не то. При помощи своих рецепторов они распознают заражённые клетки и их убивают. То есть чтобы ликвидировать неприятеля они сжигают дом, в который он забрался. Кстати, тоже самое они делают со своими собственными клетками, которые «сбесились» - с раковыми клетками.
Мне немного стыдно перед моими коллегами-учёными, но надеюсь они меня простят за сильное упрощение. На самом деле все эти ветви иммунитета - и врождённый, и B-клеточный, и T-клеточный работают сообща и являются звеньями одного слаженного механизма, направленного на защиту от инфекции. И если у человека какие-то звенья нарушены - например если ему от родителей достались дефектные гены - то бывает плохо. Например, анализ тяжёлых и летальных случаев ковида показал, что у таких людей часто нарушены сигнальные системы необходимые для работы врождённого иммунитета, или имеются авто-антитела против своего-же интерферона.
Но не дремлет и вирус, чтобы прорваться через охрану он тоже имеет механизмы для противодействия иммунитету. У коронавируса есть специальные гены, которые блокируют каскады реакций интерферонового ответа. Это общее правило для многих вирусов, и является ещё одним доказательством ключевой роли врождённого иммунитета в нашей защите от вирусов. Именно он спасает нас от тяжёлой формы болезни, поскольку адаптивный иммунитет включается только через неделю - другую. Вообще исход любой инфекции зависит от того, кто первый придёт к финишу - вирус или иммунная система. Если вируса попало немного - то он будет размножаться медленнее и иммунитет сумеет вовремя среагировать. А если доза вируса была очень большая - она сможет «пробить» любой иммунитет. Здесь никогда не бывает всё или ничего, надо всегда помнить, что речь идёт о статистической вероятности исхода этого соревнования.
Если коронавирус «сознательно» ослабляет наш врождённый иммунитет, то это значит ему он мешает. А нельзя ли в противовес вирусу как-то подстегнуть его, и тем самым заблокировав его размножение и защититься от болезни? Интерферон так и называется, потому что он был открыт при изучении феномена интерференции между вирусами. Давно было замечено, что один вирус мешает другому, и в 1950е годы был открыт белок, который за это отвечает. Соответственно он и был назван интерфероном. Потом оказалось, что это не один белок, а целое семейство, и оно само является частью того, что теперь называют цитокинами, то есть сигнальными белками, которые выделяются одними клетками, чтобы повлиять на поведение других. Параллельно с этим оказалось, что многие живые вакцины - например туберкулёзная вакцина БЦЖ, живые вакцины против полиомиелита и кори, защищают не только от тех болезней, от которых они созданы, а и от многих других. Например, было замечено, что после введения в стране прививок БЦЖ резко падает детская смертность, от различных причин. Клинические опыты, которые в 1960е годы проводила Марина Константиновна Ворошилова показали, что взрослые которым во время вспышки гриппа давали живую полиомиелитную вакцину (ЖПВ) заболевали почти в 4 раза меньше. То есть полиомиелитная вакцина работала против гриппа лучше, чем вакцина против самого вируса гриппа! Это открытие было зарегистрировано Госкомитетом СССР по делам изобретений и открытий, но было благополучно забыто. Но два десятка лет спустя стали накапливаться сведения что смертность от любых причин среди детей привитых ЖПВ была на 30-50% ниже, даже если полиомиелита в стране не было вообще. ЖПВ защищала даже от бактериального поноса, воспаления уха, герпеса, и многих других болезней. Сходный эффект наблюдался и после прививок коревой вакциной. Этот феномен получил название неспецифического защитного эффекта живых вакцин.
Поскольку я уже рассказал о врождённом иммунитете, вы, наверное, уже догадались что он и является причиной этого эффекта. Конечно, живой вакцинный вирус размножается в кишечнике и стимулирует интерферон, который переводит клетки организма в «антивирусное состояние». Зная об этих работах, в начале пандемии на одном из совещаний в Глобальной Вирусологической Сети, членом которой я являюсь, я предложил использовать ЖПВ для экстренной защиты от ковида, пока специфические вакцины ещё только разрабатываются. Предложение было встречено с большим энтузиазмом, особенно со стороны Роберта Галло - известнейшего вирусолога, открывателя вируса иммунодефицита человека, вызывающего СПИД. Мы с ним начали совместную кампанию пытаясь получить поддержку для клинических испытаний этой гипотезы. К сожалению, вмешалась политика, и из-за большой конкуренции за финансирование нам не удалось это сделать в Америке, хотя в некоторых странах такие испытания начались. И тут неожиданно для всех, разработка специфических вакцин против коронавируса оказалась гораздо более легким и быстрым делом, да и пандемия пошла на спад, и теперь уже трудно представить себе, что такие испытания можно будет успешно завершить. Но я твёрдо уверен, что, если (точнее когда) возникнет следующая пандемия, этот подход может спасти многие жизни. Поэтому пока этого не произошло, мы должны досконально изучить этот феномен, чтобы сомнений в его эффективности не осталось ни у кого.
Ну собственно пора переходить к вакцинам, уже в более традиционном смысле слова. Вакцина - это биологический препарат, который тренирует иммунную систему ещё до того, как она столкнулась с вирусом или микробом. Это как-бы если вы разошлёте фотографию преступника всем полицейским, чтобы они знали кого надо ловить. Тысячелетиями было известно, что те, кто переболел оспой второй раз не заражаются. В Китае была практика заражать человека оспой через кожу чтобы он переболел в очень лёгкой форме и стал устойчив к вирусу, о котором тогда никто и не знал. В 18 веке британский врач Эдвард Дженнер, зная этот способ, предложил заражать людей родственным вирусом, которым болеют коровы. Этот приём назвали вакцинацией, от латинского слова vacca, корова. То есть первая вакцина была живым вирусом, который чаще всего вызывал просто локальный шрам, но иногда давал осложнения, особенно у людей с ослабленным иммунитетом. Но так или иначе, применение этой вакцины окончилось в 1970х годах полной ликвидацией оспы.
2.
Константин Чумаков: Ковид, вакцины и общество. К годовщине самоизоляции | СЕМЬ ИСКУССТВ
7i.7iskusstv.com