Грип: як створити ліки, які обжене вірус

Від грипу існує досить ефективна вакцина. Але проблема в тому, що вона весь час застаріває, оскільки щороку вірус еволюціонує, змінюючи свої антигенні властивості і стаючи знову незнайомим для нашої імунної системи. Вакцину в результаті доводиться постійно оновлювати. Щороку фахівці зі Всесвітньої організації охорони здоров'я (ВООЗ) рекомендує всім виробникам новий склад так званої трехвалентной вакцини, перераховуючи ті три штами, які повинні бути в неї закладені. Найкраще тривалентне вакцина захищає саме від них. Хоча, звичайно, існує перехресний імунітет, і від штамів, схожих за антигенними властивостями на ці три штами, вона буде захищати теж непогано.

Проте, робити щеплення від грипу нам рекомендують щороку, і це правильно.

Поступові зміни властивостей вірусу грипу називаються антигенним дрейфом. Вони відбуваються безперервно. Мабуть, велика частина антигенного дрейфу йде в тропічних широтах, де у грипу немає виражених сезонних епідемій. Там він тримається на одному рівні в популяції людини круглий рік. А ось в Північному і Південному півкулях - відповідно, взимку і влітку - щороку виникають нові епідемії. Зазвичай ВООЗ рекомендує новий склад вакцини за півроку до того, як ця вакцина реально починає використовуватися - з тієї причини, що її виробничий цикл досить довгий.

У 2014 році вийшли дві наукові роботи, які показують, що для передбачення майбутньої еволюції вірусу корисно знати про його попередньої еволюції. Можна, як люблять еволюціоністи, побудувати еволюційний дерево. Причому у звичайного вірусу грипу А воно має дуже характерну форму: це окремий ствол, від якого відходять коротенькі гілочки. Коли ви бачите дерево такої форми, ви майже завжди можете бути впевнені, що маєте справу з патогеном. Є одна-єдина лінія, яка виявляється еволюційно успішною, і вона характеризується швидкими змінами, так що колективної імунній системі людства доводиться весь час стріляти по рухомій мішені. Від неї відгалужуються інші лінії, які врешті-решт вимирають. Проте, якесь різноманіття існує постійно.

Для того, щоб хоча б приблизно зрозуміти, дивлячись на різноманітність поточного року, який з спостережуваних штамів дасть епідемію в наступному році, треба дивитися на те, якими мутаціями відрізняються штами один від одного. Якщо вірус накопичив велику кількість мутацій в своїх епітопами, тобто в тих місцях поверхневих (стирчать назовні) білків, які «видно» імунній системі, то швидше за все він для імунної системи буде непомітний, а тому - з великою ймовірністю ефективний. Навпаки, якщо у нього були якісь мутації у внутрішніх генах, то ці мутації з великою ймовірністю були шкідливими - вони роблять вірус менш пристосованим, і такі лінії будуть вимирати. Можна побудувати математичну модель, виходячи з числа мутацій в епітопами і в інших місцях, пророкує майбутню еволюційну успішність вірусу. Крім того, можна вивчити, наскільки даний штам вірусу був еволюційно успішним досі, і екстраполювати це в майбутнє.

На жаль, існуючі підходи поки не враховують взаємодії між генами.

У вірусу грипу 11 генів, і вони всі один з одним взаємодіють досить складним чином. При складанні прогнозів такого роду міркування поки зазвичай опускаються, хоча різні групи, в тому числі і наша, показали, що вони насправді важливі.

Крім поступового антигенного дрейфу, еволюція вірусу грипу характеризується також антигенними зрушеннями - радикальними змінами властивостей вірусу, які зазвичай пов'язані з реассортаціі. У вірусу грипу геном записаний на восьми окремих сегментах, трохи нагадують людські хромосоми. Коли клітина господаря заражається одночасно двома вірусними частинками двох різних штамів, ці сегменти можуть перемішатися, і може виникнути нова вірусна частка з новими властивостями, що складається частково з сегментів одного батьківського штаму, і частково - іншого. Такі реассортантние штами часто відрізняються за властивостями від батьківських штамів, і іноді призводять до великих епідемій. Всі найбільші пандемії ХХ століття, про які ми знаємо, - пандемії 50-70-х років, а також, швидше за все, «іспанка» 1918 року, - викликалися, мабуть, такими реассортаціі, коли штами, що приходять з різних видів організмів, наприклад з птахів, свиней, коней, перемішувалися і давали щось нове, з чим людська імунна система раніше не стикалася.

Виникає резонне питання: які саме з нині спостерігаються штамів дадуть реассортантом, який може привести до наступної серйозної епідемії? Такого роду передбачення ми робити зовсім не вміємо, тому що тут дуже багато привхідних факторів. Тут важливо дивитися, з ким більше взаємодіє людина, важливо намагатися передбачати, які саме штами з більшою ймовірністю «навчаться» передаватися від людини до людини.

Була гучна робота однієї групи з Голландії та групи з Японії, де дослідники намагалися вручну синтезувати штам пташиного грипу, який був би здатний передаватися між ссавцями. Це їм вдалося. Їх робота вважалася етично спірною, бо всі боялися, що синтезований штам може «втекти» з лабораторії, що його гени не варто викладати у відкритий доступ, тому що хто-небудь зловмисно зможе таке синтезувати.

Проте, тепер ми знаємо, якими властивостями може володіти той штам, який навчиться передаватися від одного біологічного виду іншому.

Ми в 2014 році показали, що реассортаціі прискорюють подальше накопичення точних одиночних мутацій, тому виникнути такий штам може ще швидше, ніж ми думаємо.

Передбачення того, який з природних штамів вірусу представляє епідемічну небезпеку для людини, - це дуже важлива галузь науки, але це те, чого ми робити поки що практично не вміємо.