Чем полезен ВИЧ? (вирус на службе у ученых)

Чем полезен ВИЧ?

(вирус на службе у ученых)

Nullum malum sine aliquo bono

(Нет такого плохого, в чем бы не было хоть капли хорошего)

Fas est et ab hoste doceri

(Учиться дозволено и у врага).

Овидий

Вопрос, поставленный в заголовке, наверное, удивит читателя. А тем не менее это действительно так. И в конце 1-й части хотелось бы поговорить немного о приятном.

Хоть ВИЧ и страшен для человечества, кое в чем он нам на самом деле может оказаться полезным. Подобные прецеденты с вирусами уже хорошо известны. Еще в середине 1960-х гг. один из вирусов был использован на пользу человеку. Тогда в Австралии сельскому хозяйству большой ущерб наносили сильно размножившиеся дикие кролики. Чего только не делали, ничего не помогало. Спасение было найдено вирусологами. Ученые использовали для этой цели «летающие смертоносные иглы» — комаров, «начиненных» болезнетворным вирусом, который был безвреден для человека. В результате кролики были уничтожены. Недавно американские ученые создали вирус, чтобы уничтожить гусеницу златогузки, которая стремительно распространяется в лесах США и встреча с которой может быть роковой для человека. Для этой цели был выбран один из так называемых бакуловирусов, который, как показали испытания, может стать достойной альтернативой пестицидам.

Никогда еще открытие вируса (ни до, ни после обнаружения ВИЧ) не вызывало столь обширного общественного резонанса. Прямым следствием стало небывало высокое финансирование разработок, профилактики, лечения людей с ВИЧ, а также широчайшее проведение фундаментальных исследований. В результате очень скоро о ВИЧ стало известно значительно больше, чем о некоторых других, давно описанных инфекциях. Например, база данных Национальной медицинской библиотеки США на середину 2004 г. содержала информацию о почти 60 тыс. публикациях, касающихся ВИЧ, т. е. близко к тому, которое имеется, скажем, о вирусе гриппа, известном уже многие десятилетия.

Беспрецедентные по масштабам и финансовым вложениям исследования ВИЧ, проведенные во многих странах мира огромным числом ученых, позволили сделать множество открытий, причем не только в вирусологии, но и в ряде смежных дисциплин — в иммунологии, эпидемиологии, молекулярной биологии. Это сходно с ситуацией, которая возникла в ходе выполнения грандиозной программы «Геном человека», направленной на полную расшифровку структуры ДНК человека. Огромные средства, выделенные на ее реализацию, позволили получить большой объем новой информации, создать принципиально новые технологии, которые уже широко используются не только молекулярными генетиками, занимающимися геномом человека, но и медиками, этнографами, палеонтологами, селекционерами, ветеринарами, токсикологами и многими другими исследователями живой природы. Как уже писалось, все это можно сравнить с феноменом, возникшим во время правления президента Р. Рейгана, когда он сильно увеличил военный бюджет США на пресловутую программу СОИ. Несмотря на то что все цели программы СОИ заведомо не могли быть решены, в нее были вложены огромные средства. И это привело к экономическому «чуду» в США, плодами которого пользовались еще целое десятилетие. Был ликвидирован назревавший экономический кризис, достигнут огромный прогресс в различных технологиях. Результаты этого способствовали развитию многих других, не связанных с военными целями областей промышленности и науки.

ВИЧ является, по сути дела, маленьким зеркальцем, в котором отражается кусочек жизни клетки. Сразу же после обнаружения ВИЧ и ВИО были начаты широкомасштабные исследования функциональных свойств вирусных генов и кодируемых ими продуктов, а также молекулярных механизмов взаимодействия между этими вирусами и клетками. Особое внимание было уделено влиянию вирусов иммунодефицита и отдельных их генов на клеточный метаболизм и зависимость репликации вирусов от молекулярных систем клеток-хозяев.

Bо второй половине 90-х гг. в результате комплексных исследований удалось обнаружить уникальную роль в развитии ВИЧ-инфекции особых рецепторов для специфических веществ — цитокинов. Оказалось, что для инфицирования клеток вирусом, выделенным непосредственно от больного, необходимо присутствие на поверхности С4-лимфоцитов не только CD4-коррецепторов, но и еще специальных дополнительных белков-корецепторов для хемокина, получивших название ССЫ-5 и СХСЫ-4. Только при наличии этих рецепторов и корецепторов в нормальном виде и количестве возможно заражение чувствительных клеток ВИЧ.

Изучение механизмов проникновения вируса в геном человека способствовало новому пониманию некоторых сложных молекулярных процессов, происходящих в клетках при различных мутациях, при репликации ДНК и при восстановлении ее целостности (репарации) в результате случайных поломок. Изучение многообразия ВИЧ, его чрезвычайной изменчивости, способности эволюционировать в каждом индивидуальном человеческом организме, по сути дела, создали новое представление о квазивидах (от латинского quasi — как будто, будто бы). Такого разнообразия раньше не наблюдали ни для одного организма в живой природе.

Широко разрекламированная полная расшифровка генома человека, завершившаяся в начале этого века, пока еще мало что дала для полного понимания функции многочисленных генов, содержащихся в нашем геноме. Мы сегодня еще не знаем даже точного числа генов, а из тех 35–40 тыс., которые предположительно имеются, нам известно в лучшем случае не более чем о 10–15 %. Над этим сейчас интенсивно работает армия ученых, использующая всевозможные сложные подходы и методы для решения этой весьма непростой задачи. И тут неожиданно «пришел» им на помощь ВИЧ. Вирус оказался идеальным объектом для нового направления в генетике — функциональной геномики. Для исследователей ВИЧ представляет собой, по сути дела, готовый эксперимент природы по максимальному мутагенезу при условии сохранения функции и репликативной способности живого объекта. Это уже было проиллюстрировано для обратной транскриптазы и протеазы ВИЧ-1, для которых известна кристаллическая структура и варианты, устойчивые к многочисленным лекарственным препаратам.

В ходе работ по исследованию реакции клетки на ВИЧ-инфекцию были обнаружены десятки ранее совершенно неизвестных ученым генов, установлены их функции. Так, в клетках были выявлены новые важные гены, участвующие в росте и размножении (пролиферации) клеток, в процессах запрограммированной клеточной гибели (апоптозе). Основываясь на способности одного из регуляторных белков ВИЧ по имени vpr вызывать апоптоз, сейчас пытаются использовать эти свойства вирусного белка для борьбы с раком.

Наконец, делаются попытки использовать вирус в качестве «контейнера», доставляющего гены в новые клетки, т. е. для целей нового направления в молекулярной медицине — генной терапии. Этому могут способствовать отдельные уникальные свойства ВИЧ. Дело в том, что главное условие успеха при генной терапии — обеспечение эффективного встраивания «лечебного» гена в геном клеток-мишеней и высокий уровень его работы там. При этом ген должен производить соответствующий лечебный белок только в определенных клетках и должен быть безопасным, в частности не быть канцерогенным, т. е. не приводить к возникновению рака. Многим этим условиям отвечают ретровирусы, способные переносить с собой другие гены. Чтобы ретровирусы были безопасны для человека, их слегка изменяют (убирают из них все вредное). Некоторые ретровирусы эффективны только для делящихся клеток, их невозможно применять для переноса генов, например, в клетки мышечной или нервной ткани, клетки печени и легких. Исключение составляют «переносчики» (векторы), создаваемые на основе лентивирусов. Будучи одним из лентивирусов, ВИЧ вполне подходит на роль такого хорошего вектора-переносчика генов не только в делящиеся, но и в неделящиеся клетки. Это уже продемонстрировано учеными на большом числе различных моделей: на клетках, которые размножаются в пробирке (т. е. in vitro), и на лабораторных животных, таких как мыши, крысы, кролики (т. е. in vivo). К сожалению, надо признать, что пока до реального применения таких векторов с целью лечения человека еще дистанция огромного размера. Констатация этого факта не останавливает ученых в своих поисках, и нет сомнения, что задача в конечном итоге будет успешно решена.

Беспрецедентные по масштабам и финансовым вложениям исследования ВИЧ, СПИДа и всего, что им сопутствует, позволяют считать, что сегодня появилось еще одно направление науки на стыке вирусологии, медицины и молекулярной генетики, которое иногда называют спидологией, хотя, может быть, его лучше назвать спидомикой, по аналогии с геномикой, протеомикой и другими новыми направлениями, возникшими за последние годы в молекулярной генетике в результате массовой расшифровки целых геномов и белков множества различных низших и высших организмов, включая человека.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.