Вирусите съвсем не са наши врагове. Нуждаем се от тях, за да изградим имунитет. С тяхна помощ можем да лекуваме най-страшните болести, а и въобще без тях нямаше да е възможен животът. Как можем да се научим да извличаме максимална полза от съвместното ни съществуване с тях разказва Пьотр Чумаков, главен изследовател в Института по молекулярна биология. „Енгелгард“, ръководител на лаборатория по клетъчна пролиферация, доктор по биология и член-кореспондент на Руската академия на науките пред руското издание „Комерсант“.
- В последно време цари всеобщ ужас пред вирусите, хората ги възприемат като най-лошите врагове на човечеството. Наистина ли това е така?
Вирусите са обособени в отделно царство, подобно на животните и растенията. Представителите на това царство са толкова разнообразни, че често се различават помежду си като небето от земята. Част от тях са ДНК вируси, разполагащи с две вериги ДНК, но има и РНК вируси. Всичко, което знаем за вирусите от първите години след откриването им, е свързано основно с болести, затова представите ни за тях са доста едностранчиви. Поради факта, че вирусните заболявания са трудни за лечение и по-скоро се поддават на профилактика, вирусите ни изглеждат дори много по-зловещи отколкото са всъщност. Това е така, защото нямаме специфично лечение за вирусните инфекции – лекуваме само последствията от тях, след като вече са се проявили уврежданията.
Това обаче е една изкривена представа. Сега, когато започнаха да се развиват различни генетични методи на изследване, ние вече изучаваме вирусите не по признаците на увреждане на човека, а директно в дивата природа, например в обикновена изворна вода. От различни природни източници може да се идентифицира всякакъв генетичен материал чрез директно секвениране – подробен анализ на фрагменти от нуклеиновата киселина. Това е така нареченият метагеномен анализ. По този начин е установено, че броят на вирусите е неизмеримо по-голям от това, което сме познавали досега. Основните вируси, които се откриват по този начин, принадлежат към безвредните за нас паразити, които съществуват едновременно с нас, без да ни носят никаква вреда.
Стратегията на всеки вирус, който паразитира върху определен гостоприемник, не е да причинява болест или да убива, а да съществува незабелязано и в баланс с него.
- Много вируси обаче, както знаем, не искат да се придържат към тази стратегия и редовно убиват значителна част от човечеството, създавайки огромни епидемии.
Това са такива вируси, които са се появили и са се внедрили в човешката популация сравнително наскоро. Те все още не са в равновесие с нас. Този факт е много добре илюстриран от това, което наблюдаваме сега с коронавируса. Можем да проследим всички теоретични прогнози за това как трябва да се държи вирусът в хода на своята еволюция. Той започва постепенно да отслабва и патогенните му свойства намаляват.
Тук е важно да се спрем на това какви са домакините на този вирус - прилепите. Те живеят в огромни колонии с толкова висока плътност, че дори температурата в помещението, което заемат, се повишава. При такива условия вирусът се разпространява много интензивно. Ако прилепите не бяха развили някои неспецифични антивирусни механизми, те нямаше да могат да оцеляват. Затова те имат множество гени, отговорни за устойчивостта към вирусите. Вирусите, които са в равновесие с тях, водят до безсимптомна инфекция – такъв е случаят и с коронавируса при прилепите. Но вирусът от своя страна също се адаптира постоянно към своя гостоприемник. За да зарази прилепите, той трябва да бъде въоръжен с много мощни механизми за противодействие на техния имунитет. Редица коронавирусни гени имат способността да се свързват с определени протеини (компоненти на имунната система) и да ги преодоляват. В резултат на това вирусът може да се размножи дори в организъм със силна имунна система.
- Затова ли SARS-Cov-2 се оказа особено опасен за човека?
Да, по някаква причина този вирус изведнъж се научи да заразява човека. В началото той беше малко тромав, защото формата на протеина му, прикрепена към човешкия рецептор, не беше съвсем адекватна на формата, при която той е свикнал да се вкопчва в тялото. Затова и в началото коефициентът му на разпространение сред човешката популация беше доста нисък. Но вирусът се научи да се инфилтрира в нея все по-ефективно чрез серия от мутации в повърхностния S-протеин.
Друга промяна, която се случи с него, бе адаптирането му към човешкия биосинтетичен апарат. Различните организми имат различни генетични кодове. Всяка аминокиселина в протеина е кодирана в ДНК или РНК от няколко алтернативни триплета (участък от транспортната РНК, състоящ се от три поредни нуклеотида) като честотите на тези триплети се различават при различните организми. Това, което е оптимално за прилепа, не е оптимално за човека. Следователно, в първия етап е започнало натрупване на спонтанни мутации на вируса, които да прекодират неговия геном към този на човека. По този начин вирусът започва да се размножава по-интензивно, увеличава се неговата инфекциозност и патогенност, както и щетите, които може да причини. Този процес наблюдавахме при варианта Делта.
Сега вече сме свидетели на процеса на адаптация на коронавируса към човешката популация, когато той се научава да бъде в баланс със своя гостоприемник. Активността на вирусните гени, които преодоляват имунната защита, постепенно намалява, отслабва и неговата патогенност. Така той постепенно се превръща в повече или по-малко безвреден вирус, който може да зарази човека, но без да му носи някаква осезаема вреда.
- И как ще завърши всичко?
В идеалния случай SARS-Cov-2 ще се превърне в един от многото обикновени сезонни респираторни вируси. Много често те не се проявяват по никакъв начин и човек дори не знае, че е болен. Само че обикновено тези неща се случват доста бавно. Затова останахме много изненадани, че вариантът Омикрон, който е силно заразен, но доста безобиден на фона на предишните варианти, се появи за толкова кратко време. Как се случи това, все още не е ясно.
Едната хипотеза е, че вирусът е стигнал до човек с компрометирана имунна система и се е задържал в организма му дълго време, така че е мутирал и се е превърнал в това, в което при обичайни условия би станал чак след няколко години, ако бе минал през цялата верига от инфекции между различните хора . Втората хипотеза е, че той е еволюирал по някакъв начин в популация от мишки. А третата – че това се е случило във вивариум, където някой е направил жива ваксина и след това тя се е разпространила в популацията.
- Това възможно ли е?
Живите ваксини правят точно това. Те се предават на животни, които нямат силен антивирусен имунитет. Така патогенните свойства на вируса отслабват (т.нар. атенюиране - изкуствено намаляване на вирулентността на патогенните микроорганизми) и се получава жива ваксина, която може да се използва за имунизиране на населението, предпазвайки го от конкретната инфекция. Живите ваксини като тези срещу морбили или полиомиелит са добри за потискане на пандемия. Те обаче са по-малко подходящи, когато искаме рутинно да предотвратим избухване на определена инфекция. Трябва да се помни, че повечето хора понасят добре такава ваксина, но при някои са възможни усложнения. В случай, че вече бушува пандемия, а все още няма специфична ваксина, живите ваксини са доста подходящи. Ваксинираме малък процент от хората и тогава самият вирус от ваксината се разпространява сред населението, причинявайки асимптоматична инфекция и създавайки стаден имунитет, достатъчен за спиране на пандемията.
- Значи ли това, че Омикрон е нещо като жива ваксина?
Не е точно така. По-правилно е да се каже, че той предизвиква ефекта на жива ваксина, когато щамът става по-малко гибелен за човечеството. Все пак много хора все още ще се разболяват, някои ще умрат, така че не може да се каже, че ваксинацията вече няма да е необходима.
— Има теория, според която именно на вирусите дължим възникването на живота и че те са важен регулатор на числеността на една популация. С една дума, на вирусите се приписва най-важната роля в историята на биосферата на нашата планета.
Човечеството постоянно живее в среда от вируси и щеше да е странно, ако не се бяхме адаптирали към тях. Има много примери за положителната роля, която те играят. Ето един пример - при малките деца ентеровирусите живеят в червата. С напредването на възрастта те ги напускат. Защо е необходимо това? Установено е, че ентеровирусите тренират неспецифичен имунитет, като постепенно привикват тялото към сблъсък с вируси. След всяка такава среща с вируса детето придобива репертоар от антивирусни антитела, които да му осигурят необходимата защита.
- Възможно ли е да се научим да спираме епидемиите с помощта на вирусите?
Да, епидемиите могат да бъдат спрени чрез използване на естествени непатогенни вируси, които имат способността мощно да индуцират интерферон. Това е антивирусен протеин, който заразената клетка освобождава при срещата си с вируса. Той се разпространява по цялото тяло с кръвния поток, предотвратявайки инфекцията и предупреждавайки всички клетки в тялото за опасността. В резултат на това клетките се преструктурират: те стават неспособни да се заразят и да загинат под въздействието на инфекцията. Този механизъм на практика спира репликацията на вируса.
Същото може да се направи, ако такъв вирус се въведе умишлено преди заплахата от заразяване, когато имаме вълна от инфекция. Това ще бъде краткосрочна защита - за месец-два, но въпреки това значително ще намали вероятността от инфекция, което е особено важно, когато не знаем с какъв тип вирус си имаме работа. В наше време, когато има реална заплаха от появата на изкуствени патогени, тази възможност е особено важна.
— От много години вие работите върху онколитичните вируси, които могат да се използват за лечение на рак. Защо при онколитичната терапия раковата клетка има по-малко шансове?
Именно защото използваме естествения механизъм за унищожаване на раковата клетка. Ако всички мутации, които претърпяват нашите клетки, не бяха придружени от защитни механизми, нямаше да живеем и няколко месеца. Хората и животните имат мощни противоракови защитни механизми и те действат на няколко нива.
Първото ниво е вътреклетъчно, когато настъпва повреда в клетката и тя се самоубива. Второто е унищожаването на вече появилите се ракови клетки, когато системата от имунни клетки подлага „дефектната“ клетка на, така да се каже, разстрел. Третият е, когато имунната система открива нови антигени на раковите клетки и развива имунен отговор срещу тях, унищожавайки раковите клетки с цитотоксични Т-лимфоцити.
Цялата тази защитна система се проваля, когато в резултат на определени нарушения се образува натрупване на ракови клетки, които започват да се предпазват от атаките на имунната система. Сега има много имунобиологични препарати, насочени към възстановяване на противотуморната защита. Но такова лечение също често е неефективно, тъй като не задейства всички антитуморни механизми едновременно.
Когато се използват онколитични вируси, говорим за нов вид биологична терапия, когато всички части на имунитета участват в борбата срещу раковите клетки. Важен момент е, че тази терапия е нетоксична и не предизвиква странични ефекти.
Лечението с вируси често е изключително ефективно и елиминира рецидивите. Можем също така изкуствено да вмъкнем допълнителни терапевтични модули във вирусите, които да ускорят излекуването и да го направят по-ефективно. Затова няма да е преувеличено, ако кажа, че подобна терапия е бъдещето на онкологията. Трябва да се научим да използваме неспецифичното свойство на вирусите за борба с рака.
- Възможно ли е вирусите да имат и други полезни функции, за които все още не знаем?
Напълно възможно е в бъдеще да открием и други полезни свойства на вирусите. Сигурен съм в едно - невъзможно е за такова дълго съвместно съществуване за един да е имало само вреда, а за друг – единствено полза. Винаги има и от двете. Нашата задача е да сведем до минимум вредите от вирусите и да извлечем колкото се може повече ползи от нашето съседство с тях.
