Вірус, який забрав мільйони життів, може повернутися через клімат або біологічну війну

Spektrum.de
Spektrum.de

Науковий інтернет-портал журналу Spektrum der Wissenschaft.

Чорна віспа вважається повністю переможеною, але у світі залишилися зразки її вірусів фото з відкритих джерел

Вірус натуральної віспи вважається повністю переможеним з 1980 року, але його зразки є в дослідницьких лабораторіях США й Росії, що залишає ймовірність повернення хвороби. Що загрожує людству у разі біологічної війни, техногенної катастрофи та зміни клімату?

Про це пише Spektrum.

Далеко не всі види віспи ліквідовані. Чи небезпечні для людства останні віруси натуральної віспи, що залишилися? Або нам навіть загрожує нова хвиля віспи зі світу тварин?

Натуральна (або чорна) віспа, одне з найнебезпечніших інфекційних захворювань в історії людства, вважається ліквідованою з 1980 року. Лише в двох лабораторіях в світі ще зберігаються живі віруси натуральної віспи. Потенційні аварії, що трапляються у світі, породжують побоювання, що небезпечні віруси можуть якось вирватися назовні в результаті навмисних дій або випадково. Чому ж Всесвітня організація охорони здоров'я (ВООЗ) до цих пір не розпорядилася їх знищити?

Аварія в спеціалізованій лабораторії не завжди тягне за собою "червоний" рівень небезпеки

На шостому поверсі російського Державного наукового центру вірусології і біотехнології ("Вектор") в західносибірському селищі Кольцово нещодавно вибухнув газовий балон. Вогонь охопив площу в 30 квадратних метрів — так було написано в короткому повідомленні для преси, поширеному інститутом. Постраждала одна людина. Пожежа була швидко ліквідована і, ймовірно, не привернула би особливої уваги засобів масової інформації, якщо б в лабораторії не зберігалися небезпечні для життя віруси. Крім вірусів лихоманки Ебола і гепатиту, там знаходяться дві останні групи вірусів натуральної віспи. І хоча в повідомленні для преси стверджувалося, що у постраждалій частини будівлі "не зберігалися біологічні матеріали", побоювання залишаються. Адже в радянський час команда лабораторії "Вектора" працювала над створенням біологічної зброї. Як в США, так і в Росії під час холодної війни досліджували можливість застосування вірусів натуральної віспи в якості зброї.

Чи можуть при подібній аварії небезпечні віруси — особливо віруси віспи — потрапити в навколишнє середовище і заразити людей? Андреас Нітше (Andreas Nitsche), керівник відділу високопатогенних вірусів в Інституті імені Роберта Коха в Берліні, вважає це надзвичайно малоймовірним. "Лабораторії сконструйовані таким чином, що навіть в екстремальних ситуаціях нічого статися не може". Крім того, при температурі від 100 градусів і вище більшість вірусів гинуть. Полум'я пальника Бунзена, з яким швидше за все можна порівняти горіння газового балона, розігрівається до 1500 градусів Цельсія. Від пробірки з вірусами натуральної віспи нічого інфекційного не залишиться, впевнений Нітше.

Всі предмети, які залишають лабораторію біологічної безпеки найвищої міри захисту після контакту з вірусами, згідно зі стандартними правилами, проходять через автоклави, де їх стерилізують при температурі від 121 до 134 градусів і обробляють парою під тиском. Завдяки цим та іншим суворим правилам небезпечні віруси не можуть випадково виявитися за межами таких лабораторій, як у "Векторі". "Поки співробітники дотримуються цих правил, лабораторії на 100% безпечні", — заявляє вірусолог Нітше.

Більш вірогідною Нітше вважає ситуацію, коли старі проби вірусів натуральної віспи виявляються поза стінами спеціалізованих лабораторій, як це сталося, наприклад, в липні 2014 року. Тоді шість пробірок із збудниками віспи, заморожених сухим способом, були знайдені на старому складі американського Управління з санітарного нагляду за якістю харчових продуктів і медикаментів (FDA). З того часу як в 1980 році хвороба була переможена у всьому світі, всі наявні запаси збудників натуральної віспи зберігаються під суворим контролем Всесвітньої організації охорони здоров'я (ВООЗ) лише у двох лабораторіях: російському "Векторі" та Центрі з контролю і профілактики захворювань в США.

Герман Майєр (Hermann Meyer), професор мюнхенського Інституту мікробіології Бундесверу, не бачить небезпеки для людства у штамах вірусів, котрі зберігаються в спеціальних лабораторіях. За його словами, в цих лабораторіях діють відповідні правила допуску та нагляду, а персонал навчений і перевірений на благонадійність. І хоча зловмисник, працюючий в лабораторії, може подолати ці перешкоди, це вкрай малоймовірно.

Чому віруси натуральної віспи ще існують

"Якщо ці віруси потраплять не в ті руки, вони можуть стати небезпечними", — говорить Томас Мертенс (Thomas Mertens), вірусолог і голова Постійної комісії зі щеплень (STIKO). В лабораторії віруси натуральної віспи відносно легко розмножити, і з ними неважко працювати. Крім того, збудники цієї хвороби досить стійкі. Навіть висохши, вони можуть, наприклад, в кірочках шкіри хворих, жити місяцями і навіть роками.

Віспяні кірки на руках хворого CDC/Dr. William Foege/Public Health Image Library

Ця часто смертельна хвороба передається повітряно-крапельним шляхом від людини до людини, наприклад, при кашлі. Навіть пил, що містить віруси, може призвести до зараження. Але щоб створити терористичну біологічну зброю, потрібно володіти відповідною технологією його поширення, вважає Мертенс.

Найнебезпечніше у вірусі натуральної віспи — у тому, що сьогодні практично ніхто проти нього не щеплений. З тих пір як віспа — до речі, першою з інфекційних захворювань була переможена у всьому світі, виросло ціле покоління, яке не вступало в контакт з відповідною вакциною. Тобто люди не підготовлені до аварії, саботажу і тим більше до терористичного акту, в якому можуть бути використані віруси натуральної віспи.

Щоправда, після терористичної атаки 11 вересня всі індустріальні країни мають запаси відповідної вакцини. Але країни, що розвиваються, не можуть дозволити собі таких заходів безпеки. На крайній випадок ВООЗ запаслася 2,4 мільйонами доз вакцини і розробила план дії. П'ять країн-членів ВООЗ — Франція, Німеччина, Нова Зеландія, Великобританія і США — володіють, крім того, додатковим запасом в 31 мільйон доз. Але ВООЗ підкреслює, що цієї кількості недостатньо, щоб прищепити все населення Землі. Цього запасу вистачить лише для оперативної реакції на вірус, і він слугуватимеме зразком для фармацевтичних фірм, яким доведеться відновити виробництво вакцини.

Ось вже багато років у ВООЗ сперечаються, чи слід знищити останні віруси натуральної віспи. Багато хто бачить у знищенні цих штамів логічний фінальний крок у справі вигнання цього інфекційного захворювання з нашої планети. На думку Мертенса, немає розумних причин продовжувати зберігати віруси натуральної віспи, які здатні викликати хворобу. Майєр тієї ж думки: "Всі необхідні роботи зі здатними до розмноження вірусів натуральної віспи завершені". Дієвість антивірусних препаратів доведена, людський організм здатен за допомогою щеплень виробляти ефективні антитіла.

Щоб віруси були знищені, члени Всесвітньої асамблеї охорони здоров'я, вищого керівного органу ВООЗ, мають одностайно проголосувати за таку міру. Але рішення постійно відкладається і затягується. Тому що не все так просто: як завжди, і в цій справі є переконливі контраргументи.

"Є багато нез'ясованих питань, на які нам би хотілося отримати відповіді", — пояснює Нітше. Він   член Консультативного комітету з дослідження вірусів натуральної віспи, який вирішує, які досліди з рештою штамами можна проводити. За словами Нітше, він може зрозуміти колег, які хочуть продовжувати дослідження вірусів натуральної віспи. І хоча віспа переможена щепленнями, багато чого про хворобу дізнатися не вдалося. Нітше упевнений, що буде краще шляхом ретельно контрольованих експериментів накопичувати знання, а не вважати себе в безпеці і в разі несподіваного нового спалаху захворювання бути непідготовленими.

Він каже, що для дослідників і лікарів до цього часу залишається загадкою, чому захворювання розвивається синхронно по всьому тілу. На кожній ділянці тіла пацієнта, де з'явився характерний висип, в один і той же момент виникають пустули, що наповнюються рідиною, а потім також одночасно утворюють кірку. При інших хворобах, наприклад, вітряній віспі, на різних ділянках тіла, як правило, спостерігаються різні стадії захворювання.

Щоб отримати від ВООЗ дозвіл на дослідницький проєкт, треба, щоб запропоновані роботи обіцяли явний прогрес в терапії, діагностиці чи профілактиці натуральної віспи. Велика проблема в тому, що ефективність нових антивірусних субстанцій або вакцин можна перевірити в клінічних умовах. Пацієнтів просто більше немає. Тому — за винятком захисної вакцини — у Німеччині немає дозволених медикаментів від віспи. Тільки у США нещодавно на ринку з'явилася активна речовина тековиримат. Два мільйони доз створеного на його основі препарату TPOXX лежать там на складах на випадок можливої біологічної атаки з використанням вірусів натуральної віспи. Завдяки тому, що активна речовина вражає протеїн, що міститься у всіх ортопоксвирусах, вона не дає їм поширитися в організмі. Макаки і кролики, інфіковані мавпячою і відповідно кролячої віспою, лишилися живі після терапії тековириматом. Ці дані представила команда вчених фірми, що виробляє медикамент. Чи спрацює TPOXX і на людях, інфікованих вірусом натуральної віспи, не знає ніхто. У всякому разі у здорових людей препарат не викликав ніяких серйозних побічних явищ.

Завдяки сучасній генній інженерії вірус натуральної віспи сьогодні досить легко відтворити в лабораторних умовах. Група вчених під керівництвом канадського мікробіолога Девіда Еванса (David Evans) в університеті міста Альберта знову пробудила до життя вірус кінської віспи, що також більше не зустрічається в природі. Робити те ж саме з вірусом людської віспи категорично забороняє ВООЗ. Для всіх робіт над ДНК вірусів натуральної віспи організація визначила суворі правила.

Наприклад, не можна — за межами співпрацюючих з ВООЗ дослідних центрів в США і Росії   мати в наявності більше 20% генома вірусу натуральної віспи, причому окремі екземпляри ДНК не мають бути довшими за 500 пар основ. Можливо, це занадто мало, щоб знайти вирішальні місця в ДНК віспи і зробити якісь висновки. Нітше каже, що розуміє обидві сторони — і дослідників віспи, і установи охорони здоров'я, які наполягають на остаточному знищенні останніх вірусів варіоли в інтересах суспільного блага.

Віспу можуть викликати не тільки віруси натуральної віспи

Нітше не перестає дивуватися, як мало людей  у тому числі і лікарів — знають, що віруси віспи все ще існують. "Їх ніколи не вдасться повністю знищити", — говорить вірусолог. Тому що, на відміну від вірусів натуральної віспи, які вражають виключно людей, інші віруси віспи, тобто представники роду ортопоксвірусів, мають значно більш широкий спектр носіїв: вони інфікують різних тварин. Щеплення, що захищає від "справжньої віспи, захищає й від інших ортопоксвірусів. Через побічні явища — і відсутності необхідності – сьогодні практично нікого не прищеплюють проти натуральної віспи. Але ось уже кілька років реєструються випадки зараження віспою людей і тварин.

У той час як інфекції, отримані від корів, коней, а також буйволів, у людей, як правило, викликають лише нешкідливий висип на шкірі, інфікування мавпячою віспою може закінчитися смертю. Вірусологи називають цю хворобу "маленькою кузиною" натуральної віспи. Вперше цей вірус був виявлений у 1957 році у мавп, що живуть у неволі. Але, ймовірно, не вони є головними носіями, а гризуни, такі як білки і щури.

В період з 2017 по 2018 рік населення Нігерії пережило найбільший задокументований спалах мавпячої віспи в світі. Згідно з даними Інституту імені Роберта Коха, в країні було зареєстровано 262 підозрілих випадків, з яких 113 підтвердилися в лабораторії. Семеро людей загинули. Можливо, вірус мавпячої віспи став все частіше передаватися людям, тому що вони інтенсивно вирубують ліси і вирощують там харчові культури. В ході одного з досліджень встановили, що люди в Західній і Центральній Африці, де зареєстровано більшість випадків зараження, часто вживають в їжу гризунів, яких знаходять мертвими в лісі.

Сама можливість діагностування хвороби в значній мірі залежить від наявності необхідного лабораторного обладнання, тобто від інфраструктури. Мавпяча віспа зустрічається, як правило, у віддалених районах, тому важко оцінювати справжню кількість хворих. Завдяки імпорту гризунів, а також інфікованим мандрівникам, можливі випадки захворювання мавпячою віспою і за межами африканського континенту, наприклад, в США, Великобританії, Ізраїлі, Сінгапурі. Проте ризик, що хворобу занесуть з Африки в Європу, Нітше оцінює як незначний. "Це може статися, але таке трапляється вкрай рідко і, як правило, швидко виявляється", — говорить він.

Нітше ось вже 17 років працює з вірусами віспи і керує Німецькою консиліумною лабораторією при Інституті імені Роберта Коха в Берліні. Це одна з небагатьох лабораторій у Німеччині, здатних діагностувати віруси натуральної віспи. Крім того, там досліджують віруси коров'ячої і мавпячої віспи, а також віруси паравіспи, які зустрічаються у безлічі інших тварин.

"Чим менше коло носіїв вірусу, тим вірус патогенніший", — пояснює Нітше. Віруси натуральної віспи зустрічаються тільки у людини, і вони вкрай небезпечні: зараження в 30-50% випадків закінчується смертю хворого. А ось коров'яча віспа, чий спектр носіїв неймовірно широкий, для кожного окремого носія, як правило, нешкідлива. По всьому світу зареєстровано не більше трьох випадків з летальним результатом.

Однак всередині одного виду вірусів, наприклад, мавпячої віспи, можуть існувати різні підвиди. Західноафриканський вірус мавпячої віспи не такий небезпечний для людини, як центральноафриканський, пояснює Нітше. Причини до кінця не з'ясовані. Важливо визначити, які генетичні зміни допомагають вірусу краще пристосуватися до носія і стати для нього небезпечним, щоб боротися з глобальними епідеміями, а в ідеалі їм запобігати. Адже вірус натуральної віспи не з самого початку був (тільки) у людини — він "перестрибнув" на неї з тварин, імовірно гризунів. Щоб досліджувати в тому числі і ці взаємозв'язки і виявити точне походження вірусу, важливо зберегти здатні до розмноження віруси натуральної віспи.

Коров'яча і кінська віспа допомогли перемогти епідемію

Крім чуми і холери, віспа була одним з найстрашніших захворювань в історії людини. Серед її жертв у XVIII і XIX століттях — у період розквіту віспи були й такі знаменитості, як Вольфганг Амадей Моцарт, Йоганн Вольфганг фон Ґете і Фрідріх Шиллер. Остання велика епідемія вибухнула після німецько-французької війни 1870-1871 років. Тоді померли приблизно 180 тисяч осіб — у чотири рази більше, ніж у цілому загинуло на війні. У 1977 році натуральною віспою захворів сомалієць Алі Маов Маалін. Він залишився живий і увійшов в історію як остання людина, інфікована цим вірусом.

Зазвичай перші симптоми захворювання з'являються на 12-14 день після зараження. Хворі страждають, як правило, від жару й ознобу та почуваються розбитими. Робити щеплення на цій стадії однозначно пізно. За декілька днів до симптомів додається висип, насамперед на обличчі, руках і ногах. В азіатських країнах століттями було прийнято обробляти здорових людей гнійними виділеннями з пустул хворих віспою. "Щеплені" таким чином люди переносили захворювання відносно легко і до кінця життя зберігали імунітет до віспи.

А в британського сільського лікаря Едварда Дженнера (Edward Jenner) з'явилася інша ідея. Він зауважив, що люди, які перехворіли підхопленим від корів схожим на віспу захворюванням, ставали несприйнятливими до натуральної віспи. Як правило, це були селяни, інфіковані вірусами під час доїння корів. Їх хвороба протікала легко, пустули зазвичай виникали тільки на кистях рук.

У 1796 році Дженнер зважився на сміливий експеримент: він надрізав пустули хворої коров'ячою віспою доярки і переніс отриману звідти рідина в надріз на шкірі на руці восьмирічного хлопчика. Дитина захворіла на легку форму віспи. Але хлопчик залишився здоровим і після того, як Дженнер таким же чином вніс в його організм віруси, отримані від хворого натуральною віспою.

Спочатку люди поставилися до цієї справи скептично, деякі навіть побоювалися, що за обробки коров'ячими вірусами вони самі перетворяться на корів. Але метод Дженнера виявився успішним. Сам того не усвідомлюючи, Дженнер придумав вакцинацію (від латинського слова vacca — корова). Дійсно він використовував для свого експерименту віруси коров'ячої віспи в якості вакцини або взяв кінську віспу, невідомо. Дослідження ранніх вакцин, у яких брав участь Нітше, показали, що вони, крім вірусів, як очікувалося, коров'ячої віспи, містили і збудники кінської віспи.

Врешті решт натуральна віспа була остаточно ліквідована завдяки вакцині, заснованій насамперед на так званому оболонковому вірусі (Vaccinia virus). Мова йде про ортопоксвірус, який не зустрічається в природі і може походити як від коров'ячої, так і від кінської віспи.

В 1966 році ВООЗ запустила на основі цієї вакцини велику програму щеплень. Зазвичай щеплення робили в плече за допомогою шприца або ланцета, на місці щеплення з часом утворювався невеликий круглий шрам. Натуральну віспу ні в якому разі не можна плутати з широко поширеною й сьогодні, але значно більш простою, вітряною віспою (вітрянкою). Це захворювання, що розповсюджується повітряно-крапельним шляхом й викликанея вірусом варіцелла-зостер, що не належать до сімейства поксвірусів, й вражає в основному дітей. До речі, з серпня 2006 року в Німеччині є комплексна вакцина від чотирьох захворювань: кору, паротиту, краснухи та вітряної віспи.

Вакцина проти віспи, багато з людей, що живуть сьогодні, більше не вакциновані проти вірусу CDC/Джеймс Гатані

Через потепління клімату віспа може повернутися

З віспою доводилося боротися не тільки в XVIII, XIX і XX століттях. З нею, ймовірно, стикалися навіть древні єгиптяни. Кажуть, що віспини були виявлені на мумії фараона Рамзеса V. Проте останні дані свідчать, що це захворювання значно більш молоде. Порівняння ДНК, отриманої з генних матеріалів XVII століття, з сучасної ДНК віспи показало, що штами вірусів мають спільного предка, що виник між 1588 і 1645 років. Еволюційний біолог Хендрік Пойнар (Hendrik Poinar), який разом з колегами реконструював геном натуральної віспи на основі матеріалу з дитячої мумії, знайденої під однією з литовських церков, вважає, що у фараона Рамзеса була не натуральна віспа, а кір або вітрянка.

Кожного разу, коли науковці натрапляють на стару ДНК віспи — наприклад, на трупах або висохлій кірці шкіри хворих на віспу, що аж до ХХ століття використовувалася в якості вакцини, вони в перший момент відчувають змішані почуття. Раптом ці матеріали ще заразні? Але досі від жодної з цих знахідок не вдалося отримати або виростити активних вірусів. У більшості випадків ДНК натуральної віспи носило фрагментарний характер або було частково зруйноване.

Як довго вірус залишається живим у людському тілі? Чи можливо оживити по закінченні якогось часу вірус з трупа? Ученим це невідомо. Найкраще віруси зберігаються в замороженому стані. Дослідникам вічної мерзлоти в Сибіру кілька років тому вдалося оживити мімівірус віком 30 тисяч років, ввівши його до амеби. Замерзлі трупи хворих натуральною віспою, які, ймовірно, виявляться в ході потепління клімату і танення льодовиків, теоретично можуть стати джерелами вірусів натуральної віспи, вважає Нітше. Але поки нічого подібного не сталося.

За матеріалами: ІноЗМІ

Анніка Реккер

Редакція не несе відповідальності за думку, яку автори висловлюють у блогах на сторінках ZIKUA.TV

*Якщо Ви знайшли помилку в тексті новини, виділіть її та натисніть Ctrl+Enter.