Существуют ли люди, от природы не подверженные инфекционным заболеваниям? В американском блокбастере «Заражение» один из главных героев, персонаж Мэтта Деймона, не заболел, хотя находился в самом эпицентре эпидемии. Почему он оказался не подверженным этому вирусу? Можно ли объяснить такой феномен с научной точки зрения? Действительно ли одни люди рискуют заразиться, а другим это по какой-то причине не грозит?
Если да, то можно ли использовать это свойство на благо всего человечества? Эти вопросы мы задали нашим экспертам.
Наталия Лескова
Виталий Васильевич Зверев, академик, заведующий кафедрой микробиологии, вирусологии и иммунологии Сеченовского университета, научный руководитель НИИ вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова:
Вы задаете непростые вопросы. Вирусов — огромное разнообразие, и мы знаем далеко не все. Но теоретически такое вполне возможно. Мы все знаем, насколько тяжелое заболевание ВИЧ- инфекция и какой серьезной проблемой становится ее широкое распространение. Но ведь известно. что есть люди, которые заражаются, но никогда не болеют. Их очень мало. Это те люди, которые имеют мутацию в гене — рецепторе к этому вирусу. Таких людей больше всего среди финно-угорских народов. У них вирус попадает в организм, но там не размножается, не заражает клетки и люди не болеют. К сожалению, это один из тех немногих случаев, которые нам известны.
Конечно, то, как люди переносят заболевание, во многом зависит от дозы заражения. Каждый вирус имеет свой уровень контагиозности. Например, для того чтобы человек заболел корью, не нужно большое количество вируса. Или та же самая ВИЧ-инфекция. Здесь очень важно, какое количество вируса попадает в организм человека, и тогда иммунная система с этим справляется или не справляется.
Наши последние исследования как раз нацелены на то, чтобы не убивать вирус, который попадает в организм человека, а ограничивать его количество, чтобы можно было создать иммунитет к нему, но при этом не болеть тяжело. Это один из возможных подходов.
А вообще здесь можно действовать на три мишени. Ведь что такое заражение вирусом? Это сам вирус; это тот рецептор, к которому вирус присоединяется; и, наконец, это иммунная система человека, который борется с этим вирусом. Для того чтобы понять, заболеет человек или нет, нужно изучить эти три позиции. Сейчас пришел новый коронавирус, а завтра придет какой-нибудь кишечный вирус или что-то еще. Каждый раз это новые пути заражения, новый источник инфекции.
Можно сколько угодно создавать противовирусные препараты, но они будут работать только против того вируса, с которым мы боремся, а с новым они уже бороться никак не смогут.
То же самое касается рецепторов. Все рецепторы вирусов имеют определенную функцию. Один из них у коронавируса, шиповидный белок-рецептор на поверхности вириона — это рецептор для связывания с ангиотензинпревращающим белком-рецептором на поверхности клеток человека. Это важнейший рецептор, который играет огромную роль в нашей жизнедеятельности. Можно, конечно, заблокировать на какое-то время эти рецепторы, но это тоже будет не очень хорошо. А можно, например, сделать упор на то, чтобы найти те точки иммунной системы, которые отвечают за развитие вируса, чтобы подавить его и одновременно вызвать небольшой иммунный ответ.
Это именно то, чем мы занимаемся вместе с Институтом общей генетики РАН и с новосибирским Институтом химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, с академиком В.В. Власовым. Дело в том, что ни один вирус не несет все то, что ему необходимо для развития. Он использует клеточные ферменты, белки человека, которые участвуют в регуляции иммунной системы. И можно на какое-то время прервать этот процесс, добившись таким образом того, что человек будет к этому вирусу какое-то время невосприимчив. Мы не можем надолго заблокировать компоненты иммунной системы. Но их можно будет отключить на короткий период, чтобы остановить процесс. Такие работы активно ведутся.
Виталий Васильевич, всем нам известны истории, когда вся семья заболела, а один человек — нет. Почему такое происходит? Ему просто повезло или у него тоже какая-то мутация? Есть ли какие-то научные исследования на эту тему?
Научных исследований на эту тему было не так много, и их трудно проводить. Мы же не можем специально заразить человека и посмотреть, как он будет себя чувствовать. Но такие семейные случаи, о которых вы говорите, действительно широко известны. Это касается и коронавируса. Что мы тут знаем наверняка? Как я уже сказал, многое зависит от дозы. Далее, известно, что дети заражаются, но. как правило, не болеют или болеют очень легко. Могу сказать по своей семье — у меня двое внуков. Мы все переболели, и все по-разному, причем независимо от возраста. У кого-то были пневмонии, у кого-то — только потеря вкуса. У меня всего один день была температура. Я даже не лечился ничем, а уровень антител у меня почти такой же, как у тех, кто переболел с серьезными симптомами. А вот дети вообще бессимптомно болели, при том, что уровень иммуноглобулина G y них выше, чем у тех, кто болел тяжело. Это особенность иммунной системы, и таких людей немало.
А как вы можете это объяснить? Почему так происходит? Знаю, что ваш сын болел достаточно тяжело, хотя он моложе вас.
Многое зависит от того, как человек заразился. У меня в организм, видимо, попало небольшое количество вируса, с которым моя иммунная система справилась. А у сына был очень тесный контакт с пациенткой, которая тяжело болела. У нее была коронавирусная пневмония, и он делал ей искусственное дыхание. То есть у него огромная доза вируса попала моментально, причем сразу в глубокие отделы дыхательных путей. От этого многое зависит — где вирус начинает размножаться. Плюс состояние иммунной системы. Это то, что мы сейчас и пытаемся искать: как, каким образом, какие гены включить, какие выключить, чтобы человек эту инфекцию перенес легко и даже незаметно. Это вопрос для изучения, но это очень перспективные исследования и они сейчас проводятся во всем мире.
Может быть, надо изучать эти мутации, которые позволяют таким людям не болеть, и каким-то образом использовать эти знания для остальных?
Все правильно. Это надо пытаться делать. Что касается ВИЧ, мы знаем про эту мутацию. Но ее искусственно пока сделать нельзя, да и надо ли — вот вопрос. Люди с этими мутациями наверняка имеют какой-то другой дефект. Все взаимосвязано. Поэтому все научные работы в этом направлении необходимы, но очень аккуратные, чтобы, пытаясь помочь, не навредить еще больше.
Николай Иванович Брико, академик, директор Института общественного здоровья, заведующий кафедрой эпидемиологии Сеченовского университета, главный эпидемиолог Минздрава России:
Николай Иванович, сегодняшняя наша тема — устойчивость к различным возбудителям болезней. Правда ли, что у разных людей эта восприимчивость разная, а есть люди вообще невосприимчивые к тем или иным возбудителям?
Да, сегодня накоплено достаточно фактического материала, который свидетельствует о гетерогенности человеческой популяции и разной восприимчивости не только к инфекционным болезням, но и вообще к любой патологии. Сегодня много данных, которые говорят о разной степени чувствительности или устойчивости к различным патогенам, с которыми сталкивается человек, как инфекционной, так и неинфекционной природы. Есть тут и гендерные различия. Мы знаем, что в этом «повинен» белок, ответственный за активацию клеточного иммунитета. Ген, обеспечивающий выработку этого белка, находится на Х-хромосоме, но, как известно, у женщин две Х-хромосомы, поэтому они могут болеть реже мужчин.
Изменчивость вирусов в значительной степени определяется адаптацией к условиям репродукции и механизмам противовирусной защиты клеток хозяина. На уровне популяций адаптация связана с особенностями типа HLA, определяющих специфичность распознавания вирусных антигенов. Генетический профиль популяции и уровень разнообразия гаплотипов HLA не только влияют на уровень заболеваемости, но и могут определять судьбу целых этнических групп населения, их численность и показатели преждевременной смертности. В такой многонациональной стране, как Россия, этот подход должен стать основой профилактического направления практической медицины.
Есть ли какие-то данные о нынешнем коронавирусе? Кто болеет чаще?
Мы получили и продолжаем получать много информации, которая характеризует и возбудитель, и патогенез заболевания. Выстроена довольно четкая схема и лечения, и профилактики. Но многие вопросы остаются неясными, до конца не изученными, и особенно это касается вопросов генетики. Есть данные о том, что мужчины болеют тяжелее, умирают чаще. Известны возрастные различия в восприятии инфекции. Но повторяю: это та область, которую надо изучать.
Мы знаем, что есть люди, невосприимчивые к ВИЧ-инфекции. А есть ли люди, резистентные к коронавирусной инфекции?
Мы пока не можем однозначно ответить на этот вопрос относительно COVID-19. Информации пока недостаточно. Но, скорее всего, такие люди есть. В отношении ВИЧ-инфекции есть, это известно. Этот факт связывают с определенными генами, которые кодируют рецепторные молекулы, используемые ВИЧ для проникновения в клетку. Они уже идентифицированы. Инактивация одного из генов блокирует инфицирование вирусом. Это чрезвычайно важное направление. В Китае впервые отредактирован геном человеческого эмбриона, в результате чего на свет появились генетически модифицированные близнецы. Что сделал ученый? Используя технологию CRISPR-Cas9, он удалил в эмбрионах гены, которые кодируют CCR5. Тем самым он сообщил этому эмбриону низкий риск заражения ВИЧ-инфекцией.
Но редактирование гена — это очень опасная вещь. Тот же ген CCR5 отвечает не только за восприимчивость к ВИЧ-инфекции. Оказалось, что он способствует нормальной работе лейкоцитов, и тут появляется риск заражения вирусом лихорадки Западного Нила. Вообще, использование этих технологий очень рискованно, потому что они не только удаляют этот ген, но и вносят какие-то изменения в ДНК. Это создает огромные этические проблемы, хотя, повторю, такие исследования имеют чрезвычайно большие перспективы. Устанавливая какую-то предрасположенность, мы видим, посредством каких генов это может реализоваться.
Как вы думаете, сколько может быть в процентном отношении людей, невосприимчивых к новой коронавирусной инфекции?
Это очень непростой вопрос, особенно применительно к новой, неизученной болезни. Однако, опираясь на исторический опыт, мы можем сказать, что даже такие мощные эпидемии, как черная оспа или легочная чума, затрагивали не всех людей. Умирало 20-30%, может быть, больше. Но остальные выживали и приобретали иммунитет. Определенная часть населения сталкивалась с возбудителем, но оставалась устойчивой к нему.
Как их вычислить? Думаю, тут надо учитывать данные, полученные в процессе реализации программ вакцинации. В человеческой популяции есть 5-10% людей, которые сильно реагируют на антигены, и есть примерно столько же слабо реагирующих. Эти данные надо учитывать, и тут мы подходим в какой-то мере к персонификации. Это один из разделов так называемой 5Р-медицины, о которой мы сейчас все чаще говорим. Предиктивная. предупредительная, предсказательная медицина, как и персонализированная, невозможна сегодня без генетических исследований.
Все люди обладают уникальной ДНК, а значит, и личным набором предрасположенностей и рисков. Предсказывать патологию и находить способы профилактики и лечения сегодня возможно только на основе генетических исследований. В последние 20-30 лет мы видим здесь фантастический взлет. Сегодня настала эпоха постгеномных исследований — это метагеномика, протеомика, транскриптомика, метаболомика, метагеномика и т.д. Известно уже более 150 лекарственных препаратов с указанием на генетический маркер. Современные достижения генетики человека делают возможным последовательное выведение системы профилактической медицины на уровень генетической персонализации.
Как вы думаете, может ли настать момент, когда человек приходит в поликлинику к своему участковому врачу, а тот говорит: «Вам обязательно надо сделать прививку от гриппа, потому что у вас высокая предрасположенность к тяжелому течению этого заболевания; а вот от коронавирусной инфекции необязательно — у вас нет к ней склонности»?
Я верю, что наступит этот момент. И это не очень далекое будущее. Препараты, которые уже используются, влияют на гены, предрасполагающие к развитию различных онкологических заболеваний, системных поражений. Накоплено немало данных применительно к инфекционным болезням. Думаю, в ближайшем будущем у каждого из нас будет генетический паспорт, в котором будет записано, какие гены связаны с риском того или иного заболевания. Сегодня в стадии реализации находится задача генетического анализа для определения риска развития социально значимых болезней. Здесь важно определение фенотипических проявлений ранних стадий заболевания, выделение групп повышенного риска на основе индивидуальных генетических особенностей. На базе развития генетики сформировалась новая наука — эпигенетика. Ее суть заключается в возможности корректировать работу генов человека образом жизни, питанием и профилактикой. Это означает, что. приоткрыв тайны организма пациента, врач сосредоточивает усилия на профилактике вероятных заболеваний и патологий пациента взамен традиционного лечения уже существующих болезней. Это позволяет сохранять здоровье на долгие годы и отодвигать процессы старения клеток. Таким образом, медицина будущего строится на основе подбора индивидуальных процедур, программ, препаратов и доз медикаментов, которые будут эффективны для конкретного человека.
Константин Валерьевич Крутовский, ведущий научный сотрудник Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН. профессор кафедры геномики и биоинформатики и руководитель Научно-образовательного центра геномных исследований Сибирского федерального университета, профессор Геттингенского университета:
Константин Валерьевич, известно, что есть люди, устойчивые к тем или иным типам возбудителей инфекции. Во многом именно генетика может ответить на вопрос, каким людям грозит то или иное инфекционное заболевание, а каким нет. Как вы думаете, есть ли будущее у генетики в предсказании опасности вирусных заболеваний у конкретных людей?
Это вопрос персонифицированной медицины, когда на основании индивидуальных геномов человека мы можем предсказывать предрасположенность к тем или иным болезням. Чисто гипотетически можно на основании индивидуального генома человека сделать вывод, есть ли склонность к каким-либо аутоиммунным заболеваниям или пониженный иммунитет к разным патогенным. Такие исследования уже активно проводятся, и, конечно, в перспективе на их основе можно будет делать надежные предсказания.
Но тут есть еще один важный вопрос — врожденная устойчивость к болезням. Почему одни люди не заболевают даже при контакте с вирусами или болеют в очень легкой форме, а другие нет? В чем причина такого феномена? Может быть, человек когда-то уже контактировал с этим вирусом? Существует врожденный клеточный иммунитет.
Есть очень интересные исследования по эпигеномике, говорящие о том, что приобретенная устойчивость тоже может передаваться — необязательно на уровне замен нуклеотидов в ДНК, но через эпигенетические механизмы, через обратимые химические модификации нуклеотидов и хроматина.
С чем это связано? Врожденное ли это? Может быть, это обусловлено также тем, что у человека уже известны четыре вида коронавирусов — два альфа- и два бета-коронавируса, с которыми он давно и относительно мирно сосуществует? Причем бета-коронавирусы — это группа, к которой принадлежит SARS CoV-2. Они уже есть у человека, давно открыты и обычно вызывают легкие респираторные заболевания. То есть они адаптировались к организму человека. И, возможно, тот иммунитет, который к ним вырабатывается, особенно у тех людей, которые переболели этими коронавирусами, включает как некий бонус устойчивость к новому для человека коронавирусу.
Это одно из возможных научных объяснений, но этот вопрос надо изучать. Если предположение верно, у нас появляется надежда, что и нынешний вирус тоже адаптируется. Вирусу вообще невыгодно убивать хозяина, потому что с его гибелью он погибает сам. Эволюционно он заинтересован наносить минимальный вред, но при этом быть максимально инфекционным, то есть заразным. Поэтому естественный отбор отбирает те мутации, которые снижают его летальность, патогенность, но увеличивают его контагиозность. И у нас есть много примеров таких вирусов: некоторые аденовирусы, коронавирусы, вирусы гриппа и др.
Но ведь не со всеми вирусами так произошло.
Да, не со всеми. С вирусами оспы, кори, полиомиелита этого не случилось. Поэтому надо вакцинироваться. Я считаю, что вакцинирование — это гражданский долг каждого, потому что защищаешь не только себя, но и других. Это помогает создать так называемый популяционный иммунитет, который позволит прервать текущую пандемию. Чем быстрее и чем больше людей переболеет или вакцинируется, тем лучше. Но лучше не болеть, поскольку это вызывает и тяжелые осложнения, и жертвы.
Знаю, что сейчас очень много колеблющихся. Люди боятся вакцинации, не доверяют ей. Думаю, всем, кто вакцинируется, необходимо давать специальную медицинскую страховку на случай возможных осложнений. Они редкие, но могут быть. Такая страховка важна, чтобы была медицинская гарантированная помощь, какое-то финансирование или даже существенная компенсация. Подобную программу должно предусмотреть государство, заинтересованное в массовой вакцинации.
Верно ли я понимаю, что развитие вирусологии без генетики сегодня невозможно?
Да, все верно. Без генетики сегодня ни одна биологическая дисциплина не может нормально развиваться, поскольку это основа основ: ведь гены регулируют все функции организма. Генетика, я считаю, — одна из ключевых биологических дисциплин. Это наука о наследственности и изменчивости у всех живых организмов, где есть гены, есть ДНК, есть генетический контроль, где совершаются мутации, возникает изменчивость, а на ее основе происходят адаптация и эволюция. Понимание этих механизмов, адаптации и эволюции, того, как вирус эволюционирует, без генетики, конечно, невозможно. Как и создание вакцин, имеющих минимальное количество побочных последствий, невозможно себе представить без генетики.
Для создания таких современных, высокоэффективных и безопасных вакцин надо знать устройство генома, его последовательности, а сейчас это можно делать на уровне генетического текста, прочитывая его с помощью секвенирования. Сегодня научились выделять именно те фрагменты белка, которые вызывают наиболее сильный иммунный ответ, но минимальные побочные эффекты. Это так называемые пептидные вакцины, например «ЭпиВакКорона», разработанная в центре «Вектор». Их не надо путать с так называемыми векторными вакцинами, которые используют другой принцип. Благодаря молекулярной генетике, геномике и генной инженерии в этой области также достигнут громадный прогресс.
Одна из таких векторных вакцин — наш «Спутник V». В основе этой вакцины — модифицированный и неспособный к репликации относительно безопасный для человека аденовирус, в него встроен S-ген от SARS-CoV-2, кодирующий шиповидный белок, на который образуются антитела и формируется иммунитет. В данном случае аденовирус служит только носителем, вектором, призванным доставить ген коронавируса внутрь клетки, где он будет экспрессироваться, и на него будут нарабатываться антитела, таким образом формируя иммунитет.
Есть еще более продвинутые вакцины на основе только одного или двух генов SARS-CoV-2 в виде матрицы мРНК, когда эта матрица внутри липидной наночастицы через инъекцию вводится в организм и затем проникает внутрь клетки, где идет ее считывание и происходит синтез специфичного белка, характерного для коронавируса. На него в результате и формируется иммунитет.
Думаю, в будущем наука и медицина придут к тому, что человек сможет узнать, нужна ли ему вакцинация от той или иной вирусной инфекции (и какую вакцину ему нужно предпочесть) или ему эта болезнь не грозит, потому что у него есть врожденный или приобретенный иммунитет к ней. А пока наука не научилась предсказывать это быстро и точно, необходимо массово вакцинироваться.
Источник: Научная Россияhttps://scientificrussia.ru/interviews/neuyazvimye-v-mire-nauki-3-2021