Как определить штамм вируса

" title="Рисунки Владимира Орехова"/>

Все сейчас говорят о вирусах: коронавирус, грипп, ВИЧ, гепатит, ВПЧ, оспа и т.д. В мире существует более тысячи видов вирусов, способных поражать различные живые клетки, да практически все виды клеток. А что же такое вирусы и с чем их едят (в прямом и переносном смысле)? Где они живут, как попадают к нам в организм, что там делают и есть ли лекарства против них? Статей и постов в интернете много, в том числе, антинаучных и дилетантских. Поэтому ТИА обратилось за информацией в Тверской медуниверситет, к профессору кафедры микробиологии и вирусологии, доктору медицинских наук, декану фармацевтического факультета Юлии Червинец.

Что такое вирус и в чём отличие от бактерий?

Название "вирус" произошло от латинского слово virus и переводится как "яд". По сути, это мельчайшие внутриклеточные микробы-паразиты, потому что живут и размножаются они только внутри хозяина - практически во всех живых организмах (бактериях, грибах, растениях, животных и человеке). Несмотря на своё "коварство", все вирусы имеют примитивное строение: одна нуклеиновая кислота (ДНК или РНК), окруженная одной или несколькими оболочками. Различают просто устроенные вирусы (безоболочечные) и сложно устроенные вирусы (оболочечные). К простым вирусам относят: вирусы полиомиелита, гепатита А, аденовирусы. Примеры сложных вирусов: гепатит В, грипп, парагрипп, корь, ВИЧ, герпес. Различаются вирусы и по форме:

• палочковидная (вирус табачной мозаики)
• пулевидная (вирус бешенства)
• сферическая (вирусы полиомиелита, ВИЧ)
• нитевидная (филовирусы)
• в виде сперматозоида (многие бактериофаги).

Размеры вирусов настолько малы (18-400 нм), что увидеть их можно только с помощью электронного микроскопа. Единицы измерения - нанометры, в отличие от бактерий (микрометры, мкм). Кстати, вирусы приблизительно в 100 раз меньше бактерий. Наиболее мелкими вирусами являются вирус полиомиелита (20 нм), гепатита А (30 нм), гепатита С (50 нм), вирус бешенства (170 нм), наиболее крупным — вирус натуральной оспы (350 нм).

От бактерий вирусы отличаются не только размерами, но и количеством генов (минимальное у вирусов от 4 до сотни, у бактерий – от 3000); нуклеиновыми кислотами (вирусы содержат только одну - ДНК или РНК, а бактерии – обе); количеством ферментов и, конечно же, самой формой жизни: вирусы размножаются только внутри живых существ, а бактерии – свободноживущие.

Интересный факт: первооткрыватель вирусов и основоположник вирусологии - русский ученый Д.И. Ивановский. В 1892 году описал необычные свойства возбудителей болезни табака (табачной мозаики), которые проходили через бактериальные фильтры и были названы "фильтрующимися частицами".

Жизненный цикл вирусов состоит из нескольких этапов:

1. Вирус прикрепляется к поверхности чувствительной клетки. Для каждого вируса есть свои чувствительные клетки, например, для гепатита – клетки печени, для гриппа – клетки дыхательных путей и т.д.
2. Проникновение вируса в клетку: либо его оболочка сливается с мембраной клетки или клетка сама его захватывает и поглощает.
3. Далее в клетке идёт процесс как бы “раздевания” вируса от всех его оболочек и активация его нуклеиновой кислоты.
4. Начинается синтез нуклеиновых кислот и белков вируса, т.е. вирус подчиняет системы клетки хозяина и заставляет их работать на своё воспроизводство.
5. Сборка вируса — многоступенчатый процесс, включающий в себя соединение всех компонентов.
6. Последний этап - выход вирусных частиц из клетки взрывным путем или почкованием. Полный цикл размножения вирусов завершается через 5-6 ч (вирус гриппа) или через несколько суток (вирус кори). Из погибающей клетки, которая длительное время может сохранять жизнеспособность, одновременно выходит большое количество вирусов. В результате пораженные вирусом клетки в основном погибают от истощения, а новые вирусы завоевывают и разрушают другие клетки. Но возможна и так называемая онкогенная трансформация клетки: тогда в организме появляется и начинает расти из мутированных клеток раковая опухоль.

Сколько вирус может жить вне организма хозяина и где?

Как правило, большинство вирусов малоустойчивы во внешней среде: они становятся инертны и погибают от многих причин, если снова не попадут в чувствительную клетку. Некоторые вирусы во внешней среде могут образовывать кристаллы, что свойственно только неживой материи.

Вирусы быстро погибают под действием солнечных лучей, ультрафиолета, стандартных веществ для дезинфекции. В воздухе помещений вирусы могут сохраняться несколько часов. При кипячении полностью инактивируются в течение нескольких минут.

Однако вирусы устойчивы к низким температурам: сохраняют свою жизнеспособность при t +4°С в течение нескольких недель, а при замораживании - в течение нескольких месяцев, а иногда и лет (особенно супернизких температурах).

Устойчивость вируса на различных поверхностях различна и зависит от температуры. На бумаге вирус разрушается за 3 часа, на банкнотах - за 4 дня, на дереве и одежде - за 2 дня, на стекле - за 4 дня, на металле и пластике - за 7 дней. Кстати, на внутреннем слое использованной маски они могут жить 7 дней, а на внешней поверхности маски – даже более недели (данные соответствуют условиям при температуре +22 °С и влажности 65 %).

Есть и исключения. Некоторые вирусы обладают значительной устойчивостью при комнатной температуре: вирус гепатита В сохраняет жизнеспособность в течение трех месяцев, гепатита А – в течение нескольких недель. ВИЧ сохраняется в высохшей крови до двух недель, в донорской крови вирус остается жизнеспособным в течение нескольких лет.

Что такое штаммы и почему вирусы мутируют?

Штамм (от нем. Stamm - "ствол,род") — чистая культура вирусов, изолированная в определённое время и в определённом месте. Один и тот же штамм не может быть выделен второй раз из того же источника в другое время. В зависимости от среды обитания – почва, вода, воздух, время года, чувствительный организм (человек, животные, птицы) - вирусы подразделяют на штаммы. Например, водный штамм, весенний, птичий, свиной и т.п. Во внешней среде геном вируса подвержен различным воздействиям, например, ультрафиолетовое облучение, солнечная радиация, химические вещества, что приводит к различного рода мутациям, т.е. изменениям в структуре нуклеиновой кислоты. В зависимости от характера мутаций вирусы могут изменять свои свойства, скажем, сменить хозяина. Так, вирус гриппа, который поражал только птиц, стал поражать и людей.

Как часто происходит в мировом научном сообществе открытие нового вируса?

Ученые каждый год открывают новые вирусы. Так, в 1972 г. открыт вирус Эбола, 1980-1989 гг. - вирусы иммунодефицита человека, гепатита Е и С, коронавирус человека впервые был выделен в 1965 году от больных ОРВИ. В Китае 2002—2003 годах была зафиксирована вспышка атипичной пневмонии или тяжелого острого респираторного синдрома (ТОРС, SARS). Заболевание было вызвано штаммом коронавируса SARS-CoV. В результате болезнь распространилась на другие страны, всего заболело 8273 человека, 775 умерло (летальность 9,6 %). И вот в 2019 году появился новый штамм коронавируса CoViD 19, который вызвал пандемию.

Так откуда берутся вирусы?

Вопрос риторический. Пока ответа у науки нет. Может быть, они были привнесены из космоса на космических телах. Ведь при низких температурах они могут сохраняться неопределенно долгое время.

Как они попадают в организм человека/животного и т.д.?

Разными путями: воздушно-капельным (корь, грипп, ветряная оспа), половым (ВИЧ, вирус простого герпеса 2 типа), через кровь (гепатит В,С, ВИЧ), через инфицированные продукты (гепатит А, Е) или через членистоногих (скажем, клещей). Различают вирусы, вызывающие инфекции с преимущественным поражением органов дыхания (респираторные), кишечника (ротавирусы), печени (вирус гепатита), иммунной (ВИЧ) или нервной системы (бешенство, энцефалит).

Как организм реагирует на вирус?

Частицы самого вируса, а также биологически активные вещества, выделяющиеся при разрушении наших клеток, могут вызвать повышение температуры тела, тошноту, рвоту, сильную слабость, головокружение вплоть до потери сознания, нарушение работы сердечно-сосудистой системы и др. На фоне нарушения функционирования различных органов и систем к вирусной инфекции может присоединиться бактериальная (стафилококки, стрептококки, кишечные бактерии) и грибковая (дрожжевые грибы), усугубив воспалительный процесс с тяжелыми последствиями вплоть до летального исхода.

Как наш организм борется?

Однако организм человека не простая мишень для атаки болезнетворных микроорганизмов, он активно борется, и в этом нам помогает иммунная система. Вырабатываются специфические, нейтрализующие данный вирус антитела, формируются клетки-"убийцы" или Т-лимфоциты, которые уничтожают как поражённые, инфицированные клетки, так и сам вирус. Но иммунной системе нужно время, чтобы вычислить "чужака", "вирусного преступника", который не просто прячется внутри наших клеток, но и старается обмануть иммунную систему. Например, новое или мутировавшее поколение вируса наша иммунная система поначалу не видит. Конечно же, со временем все вирусные клетки распознаются, но к сожалению, с потерей драгоценного времени для нашего организма.

Возможно ли повторное заражение одним и тем же вирусом?

Наше здоровье зависит напрямую от активности и лабильности иммунной системы. Если она работает со сбоями и не справляется с негативным воздействием патогенов, заболевание может перейти в хроническую форму вплоть до смертельного исхода. Поэтому повторное заражение этим же вирусом возможно. Другая причина появления рецидива заболевания - мутации вируса. Если вирус стабилен, то наша иммунная система запоминает его и, как правило, повторных случаев инфицирования не бывает. Но если вирус подвергается изменчивости, то попав в организм человека, он воспринимается уже как новый вирус.

Есть ли лекарственные препараты для лечения вируса? Что может убить вирус?

Да есть, но не против всех вирусов. Антибиотики, применяемые при лечении бактериальных инфекций, здесь совершенно не работают, т.к. они воздействуют на структуры клетки только бактерий. В случае вирусной инфекции нужны препараты, которые блокируют различные этапы размножения вируса в клетке. Таким неспецифическим веществом является интерферон, который вырабатывается клетками организма человека (кишечника, печени).

Если выработка интерферона недостаточна, то можно применить индукторы интерферона, например: ламовакс, курантил, дибазол, адаптогены растительного (элиутерококк, оралия) и животного происхождения (вытяжка из мидий). Активно действуют при респираторных вирусных заболеваниях препараты интерферона - виферон, амиксин и др. Подавляют активность вируса гриппа на ранних стадиях ремантадин, амантадин, арбидол. Герпес подавляет ацикловир (зовиракс) и т.п. Однако пока точно неизвестны препараты, подавляющие репродукцию коронавируса. К специфическому лечению от коронавируса относится введение плазмы от переболевших людей, которая содержит антитела, но этот метод находит ограниченное применение.

Зачем нужна вакцинация? Как и из чего делают вакцины?

По сути, вакцины - это препараты для создания искусственного активного иммунитета. Термин "вакцина" произошел от французского vacca – "корова". Его ввел Л. Пастер в честь Дженнера, применившего вирус коровьей оспы для иммунизации людей против натуральной оспы человека. Вакцины – это препараты, содержащие сами микроорганизмы (убитые или живые ослабленные), части микроорганизмов, а также анатоксины (токсин, лишенный своих ядовитых свойств, но сохранивший свойства активировать иммунный ответ). После введения вакцины вырабатываются специфические антитела, которые нейтрализуют, прежде всего, поверхностные рецепторы вируса, с помощью которых он проникает в клетку. Таким образом блокируется основной механизм проникновения вируса в клетку. Многие вакцины создают пожизненный иммунитет у человека, например, вакцина от гепатита В, кори, краснухи, полиомиелита, эпидемического паротита.

Сколько времени уходит на создание вакцины?

На создание вакцины уходит 1-2 года, в течение которого должны пройти многочисленные проверки на эффективность и безопасность препарата, испытания на животных, потом на людях-добровольцах, а после – наладить массовое фармацевтическое производство.

Что представляют собой тесты на вирус? Как в лабораториях выявляют положительные результаты анализов?

Диагностика вируса основана на определении структуры вируса (специфических рецепторов и нуклеиновой кислоты), а также противовирусных антител у переболевших людей. Используются различные реакции: иммуноферментный анализ (ИФА), полимеразная цепная реакция (ПЦР). Время диагностики зависит от производителя тестов - от нескольких часов до 1 суток.

Несколько примеров самых массовых с убийственных с точки зрения эпидемий вирусов в истории человечества

Вирусы гриппа постоянно циркулируют среди населения, вызывая сезонные подъемы заболевания, периодически приобретающие характер эпидемий и даже пандемий. Эпидемии гриппа наносят огромный экономический ущерб, приводят к людским потерям. Это, прежде всего, относится к вирусам типа А, который каждые 2-3 года вызывает эпидемии, а несколько раз в столетие - пандемии с числом заболевших 1-2 млрд. человек. Эпидемии, вызываемые вирусом типа В, повторяются через 3-6 лет.

Пандемии гриппа, вызванные мутированными вирусами, против которых у людей нет иммунитета, возникают 2-3 раза в 100 лет. Пандемия гриппа 1918—1919 ("испанка", штамм H1N1) унесла жизни 40-50 миллионов человек. Предполагают, что вирус "испанки" возник в результате рекомбинации генов вирусов гриппа птиц и человека. В 1957—1958 была пандемия "азиатского гриппа", вызванная штаммом H2N2; в 1968—1969 - пандемия "гонконгского гриппа" (H3N2).

С 2009 появилось новое заболевание людей и животных, вызываемое штаммами вируса гриппа А/H1N1, А/H1N2, А/H3N1, А/H3N2 и А/H2N3, известных под общим названием "вирус свиного гриппа". Он распространён среди домашних свиней, а также может циркулировать в среде людей, птиц и др. видов; этот процесс сопровождается его мутациями.

Как уберечься от вирусов? Существуют ли действенные меры профилактики и гигиены?

Выделяют специфические и неспецифические способы профилактики вирусных инфекций. Специфические заключаются в использовании вакцин, при их наличии. При их введении у человека формируется как правило пожизненный иммунитет (вакцина от кори, краснухи, эпидемического паротита, ветряной оспы, гепатита В). Существует также экстренная профилактика. Ее проводят во время эпидемического подъема заболеваемости. Для экстренной профилактики, например, гриппа применяют противовирусные химиопрепараты: ремантадин (активен только против вирусов типа А), арбидол, амиксин, оксалиновую мазь и др. Используют также интерферон, дибазол, различные индукторы интерферона (например, элеутерококк, продигиозан).

Против многих вирусных инфекций вакцин не существует. В этом случае помогает неспецифическая профилактика. Существуют ряд общих правил:

- соблюдать личную гигиену (мойте руки перед приемом пищи, после использования туалета; не трогайте грязными, немытыми руками нос, глаза, рот).
- обязательно поддерживать здоровый образ жизни с помощью сбалансированного питания, занятий физкультурой, прогулок на свежем воздухе и многое другое.

Но для каждого вируса неспецифическая профилактика своя. Если речь идет о вирусах, передающихся воздушно-капельным путем, то необходимо придерживаться следующих правил:

- надевать маски, причем на больного человека, чтобы исключить попадание в пространство крупных частиц слюны при кашле и чихании, мелкие же частицы она не задерживает;
- тщательно убирать помещения, так как вирус любит теплые и пыльные помещения, поэтому стоит уделить время влажной уборке и проветриванию;

- избегать массовых скоплений людей и воздержаться от походов в общественные места.

Если вирус передается с помощью фекально-орального механизма, например, вирус гепатита А, то необходимо соблюдать следующее:

- употреблять чистую или кипяченую воду;
- мыть фрукты, ягоды, овощи кипяченой водой:
- поливать свой сад и огород проточной водой.

Если вирус передается через кровь, например, вирус гепатита В,С, ВИЧ, то необходимы:

- дезинфекция, стерилизация медицинских изделий;
- обследование доноров крови;
- не употреблять наркотики;
- использовать индивидуальные предметы личной гигиены;
- быть осторожными с маникюром, пирсингом и татуировками, делать это только в профессиональном салоне.

Если вирус передается половым путем, например, ВИЧ, то нужно:

- исключить незащищенные половые контакты, если вы не уверены в своём партнёре;
- использовать барьерные средства контрацепции, если вы не знаете статус своего партнера.

Анализы на грипп (особенно с помощью экспресс-методов диагностики) помогают быстро и достоверно определить, какой тип вируса гриппа вызвал заболевание в каждом конкретном случае. Это помогает в сжатые сроки подобрать максимально эффективное и безопасное лечение.

Вирус гриппа (Mixovirus influenzae) принадлежит к так называемому семейству ортомиксовирусов. Вирус гриппа имеет сферическую форму и диаметр около 1/1000 мм. Генетическим материалом у вируса гриппа является рибонуклеиновая кислота, РНК (этот вид нуклеиновых кислот у подавляющего большинства живых существ является лишь вспомогательным).

Строение нуклеопротеида гриппа практически не изменяется в зависимости от года эпидемии и ее географических координат. Нуклеопротеиды всех известных вирусов гриппа по строению условно можно разделить на два типа. Их так и называют: грипп А и В. Зато строение гемагглютинина и нейраминидазы может быть весьма разнообразным и меняется при каждой новой эпидемии. Это связано с тем, что иммунная система распознает именно внешние антигены гриппа.

Поэтому когда сезонная эпидемия гриппа подходит к концу, и у большей части людей уже выработался иммунитет к возбудителю болезни, способны продолжать размножаться и циркулировать в популяции лишь те вирусы, у которых произошли небольшие генетические изменения в структуре (так называемый антигенный дрейф). Они то и вызывают эпидемию сезонного гриппа в следующем году.

Как правило, вирус гриппа видоспецифичен и грипп птиц не может поразить человека и наоборот. Но, в некоторых случаях, из-за антигенного дрейфа грипп приобретает ограниченную способность размножаться в других организмах.

Чтобы различать многочисленные штаммы гриппа была разработана специальная система кодировки. Выглядит этот код примерно так: А/Бангкок/1/79(H3N2), где

• А – тип нуклеопротеида
• Бангкок – место выделения вируса
• 1 – порядковый номер выделенного вируса (обычно за год выделяют несколько типов вирусов гриппа)
• 79 – год выделения
• Н3 – условный тип строения гемагглютинина
• N2 -- условный тип строения нейраминидазы

Кроме того, вирус типа А вызывает большую часть масштабных эпидемий сезонного гриппа. Это связано с высокой антигенной изменчивостью вируса этого типа. Так, в настоящее время у этого вируса известно 16 типов гемагглютинина и 9 типов нейраминидазы.

Вирусы этого типа поражают только людей. Обычно вирус гриппа типа В не вызывает глобальных эпидемий, для него более характерны локальные вспышки. Хотя такие симптомы заболевания, как гипертермия, боли в суставах и т.д. свойственны и этому вирусу гриппа.

Этот тип вируса гриппа стоит особняком. Нуклеопротеид этого вируса содержит всего 7 фрагментов РНК (у гриппа А и В их по 10) и всего один поверхностный антиген. Для этого типа вируса гриппа не характерна антигенная изменчивость и он не вызывает эпидемий (для него более характерны спорадические сезонные вспышки, как для прочих ОРВИ).

Обычно заболевание гриппом типа С проходит вообще без симптомов (вирус можно обнаружить лишь при лабораторных исследованиях) либо в очень легкой форме. Как правило, гриппом типа С болеют только дети.

Анализы на грипп, позволяющие определить тип возбудителя, крайне важны для прогнозирования динамики эпидемий (это необходимо для своевременного выпуска вакцин). Кроме того, анализы на грипп имеют и сугубо практическую пользу для больных. Дело в том, что для лечения тяжелых форм гриппа используются специальные препараты озельтамивир (коммерческое название – Tamiflu) и занамивир (коммерческое название – Relenza). Их действие основано на подавлении активности нейраминидазы, в результате чего вирус утрачивает способность проникать в клетки и выходить из них.

Проблема в том, что клинически симптомы гриппа могут быть практически идентичными симптомам ОРВИ, вызванными другими типами вирусов. А ингибиторы нейраминидазы действуют только на грипп типа А и некоторые штаммы гриппа типа В, но при этом обладают массой побочных эффектов. Поэтому прежде чем начинать лечение, врачу желательно убедиться, что у больного именно грипп типа А, а не какая – либо другая инфекция.

Доподлинно выяснить серотип гриппа (типы нуклеопротеида и внешних антигенов) можно только в специальных лабораториях, специализирующихся на исследованиях гриппа. Подобный анализ занимает несколько дней.

ВСЕ ДЕЛО В ДЕТСКИХ ПРИВИВКАХ

- Многие ученые называют этот вирус хитрым. В чем его хитрость глазами биолога?

- Что это означает?

- Это весьма опасно, не хочу пугать, но отдаленные последствия этого вируса еще не исследованы. Помимо его мимикрии под наши собственные белки, он очень быстро мутирует. Где-то слышал, что его уже два или три разных вида (у вирусов это называется штаммом). А передо мной – древо его мутаций, там уже сотни штаммов. И в каждом регионе он изменяется по-своему. И в этом еще одна опасность вируса. Потому что вакцина, когда ее разработают, будет действовать на один вид, а другой продолжит заражать людей. Да и саму вакцину сделают не скоро. То же самое касается и создания тестов. Пока их делают на один штамм, поспевают другие.

Вирус этот действительно очень тяжелый, и все его последствия пока неизвестны Фото: REUTERS

- То есть, надежды на скорую победу над вирусом у вас нет?

ПОЧЕМУ НАЧАЛИ ЗАРАЖАТЬСЯ МОЛОДЫЕ

- Похоже. Прививка действительно не будет лечить от коронавируса, но поможет легко его переносить. Таким образом вероятность смертных исходов можно снизить на порядки. На эту мысль я натолкнулся полтора месяца назад, изучив ситуацию с коронавирусом в Иране . Там дети тяжело его переносили. А в Китае наоборот – легко. Причина в том, что вакцинирование разное.

Прививка действительно не будет лечить от коронавируса, но поможет легко его переносить Фото: REUTERS

- Кстати, если судить по России, то статистика стала заметно молодеть. 40 процентов зараженных под аппаратом ИВЛ – молодые, в возрасте от 18 до 40 лет… Это вирус мутирует-молодеет?

- Может быть. А может дело в огромном движении антипрививочников, которое у нас появилось после развала Союза. Эту эпидемию, извините за жесткость, можно назвать приветом противникам прививок. Если в Китае с этим строго – родился, получи прививку, учился, женился, получи еще одну, - то у нас тут бегали мамашки и кричали, что никаких прививок своим чадам они делать не будут. Но, повторюсь, эта гипотеза нуждается в подтверждении. Кстати, и прививка от туберкулеза в России сейчас не та. В советское время она была весьма жесткой – после вакцинации ребенок страдал какое-то время, пока не вырабатывал хороший иммунный ответ. Современные же вакцины действуют мягче. Это тоже может быть одной и причин.

КОВАРСТВО УБИЙЦЫ - В ЕГО МЕДЛИТЕЛЬНОСТИ

- Коронавирус - природный? Многие считают, что это – боевой штамм.

- Почему при сравнительно небольшой смертности по всему миру принимаются такие беспрецедентные меры безопасности? Ведь даже при птичьем гриппе такого не было.

- Поэтому мы сейчас и изолируемся?

- Совершенно верно. Человек ведь даже не знает, заражен он или нет. Болезнь вообще может проходить бессимптомно. Вирус долго сидит, а когда проявляется, вокруг него уже есть много зараженных им людей, которые тоже об этом не знают, но уже являются носителями. И каков процент таких людей, до сих пор точно не изучено. Математики из нашей команды, моделирующие эпидемию, говорят, что их процент должен быть довольно велик.

КСТАТИ

Вирус помогут обнаружить… собаки

- Мы все знаем, что собака обладает невероятным нюхом. Когда в организме начинаются какие-то патологические изменения, она это очень хорошо чувствует, - говорит Станислав Полозов . - Есть многочисленные исследования, в которых собаки показывали потрясающий результат по выявлению онкологии, метаболических изменений. Голландские ученые в 2012 году натаскали бигля на бактерию-виновник тяжелых диарей – из 50 проб он безошибочно определил 100 процентов. Причем собаки чувствуют специфические запахи не только в выделениях человека, но и в воздухе.

В нашем теле идут биохимические процессы, и еще до появления высокой температуры, воспалений вирус уже ведет какую-то деятельность, которую собака, по идее, способна уловить даже в выдыхаемом воздухе. То есть, с помощью собак мы могли бы вычислять больного задолго до того, как это сделают тепловизоры. Но тут, конечно, нужны мощные кинологические методики дрессировки.

Мы все знаем, что собака обладает невероятным нюхом. Когда в организме начинаются какие-то патологические изменения, она это очень хорошо чувствует Фото: REUTERS

Около месяца назад я разослал много писем в международные организации… И вот недавно The Telegraph сообщил, что в Британии уже тренируют собак для выявления зараженных туристов в аэропортах. Очень хорошая новость!

ЛИЧНОЕ ДЕЛО

C 2005 года заинтересовался направлением замедления старения человека.

С 2015-го – соучредитель и координатор некоммерческой научной группы радикального продления жизни RLEGroup.net, которая собирает по всему миру научные открытия и наиболее реалистичные из них доводит до применения.

СЛУШАЙТЕ ТАКЖЕ

Елена Малышева: Препараты от СПИДа против коронавируса оказались неэффективны. Но найдено 4 суперэффективных препарата

Часто говорят, что специалисты предсказывают или пытаются угадать штаммы гриппа на следующий сезон. Это не так. Реальность одновременно проще и сложнее. Разберемся.

Под эгидой ВОЗ существует так называемая Global Influenza Surveillance and Response System (GISRS). В эту систему входят 143 National Influenza Centers (NICs) в 113 странах. Они каждый год анализируют двести-триста тысяч образцов от людей с респираторными инфекциями. Из них несколько тысяч образцов идут на более детальный анализ в один из шести WHO Collaborative Centers (CCs), расположенных в США, Китае, Австралии, Англии, Японии.

1. Первичная диагностика
Первым делом NICs делают ПЦР-анализ на присутствие в образце вируса гриппа. Понятно, что далеко не каждая респираторная инфекция является гриппом, см. мой старый пост Думаете у вас грипп?
По Штатам картинка получается примерно вот такая:

2. Выделение вируса и первичный анализ
Если ПЦР анализ дает положительный результат на вирус гриппа, то центр пытается выделить вирус, либо выращивая его в яйцах, либо в клеточной культуре. Для дальнейшего анализа вируса нужно вырастить его в некотором количестве. Это непростой процесс и из многих образцов выделить вирус не удается.

Для "птичьего гриппа" гриппа делается исключение. Он считается особо-опасным патогеном и поэтому его выделять и выращивать можно только в специальных центрах, NICs его не выращивают.

ВОЗ бесплатно предоставляет каждому центру набор антител, который можно использовать для того, чтобы определить к какому типу относится выделенный вирус (А или B), и если это А, то определяются варианты гемагглютинина (HA) и нейраминидазы (NA).

Лирическое отступление: Иногда приходится видеть (особенно разные безграмотные антивакцинаторы к этому склонны), что люди совершенно неправильно понимают систематизацию вирусов. Они считают, что сочетание H1N1 или H5N1 совершенно однозначно определяют вирус. Поэтому для них звучит странно "новый H5N1 вирус" - какой же он новый, если H5N1 был описан еще 40 лет назад? Между тем H1 или H5 означают лишь принадлежность одного гена в вирусе к определенному семейству. Внутри семейства H1 выделяется десяток геногрупп (и время от времени появляются новые). Внутри каждой геногруппы (например 6) выделяются под-геногруппы (6А, 6B, 6C. ). Внутри каждой под-геногруппы существует постоянно-меняющееся разнообразие вирусов. Практически каждый штамм уникален и отличается от других штаммов. Различия между штаммами небольшие, между под-группами побольше, между группами еще больше, а между семействами самые большие. Поэтому вирус вполне может быть H1, но при этом совершенно новым. В дополнение к этому, помимо генов H и N, у гриппа есть еще пять генов, которые в данной классификации даже не упоминаются.

Протипировав выращенные вирусы, NICs отбирают образцы для того, чтобы послать их в WHO CCs. Отбирают их по двум критериям - центры стараются, во-первых, выбрать вирусы наиболее "типичные" для их местности, а во-вторых, наиболее "необычные" - которые плохо реагируют с присланными от ВОЗ антителами, что говорит о том, что в ВОЗ этих вирусов скорее всего еще нет.

Следующие стадии проходят в WHO CCs.

3. Получение сыворотки в хорьках
Хорьки легко заражаются гриппом и хорошо вырабатывают к нему антитела. Настолько хорошо, что для этого анализа хорьков приходится выращивать в супер-стерильных условиях BSL3 (иначе они подхватывают дикий грипп). Хорьков заражают присланными штаммами гриппа и потом берут из них сыворотку крови. По этой сыворотке мы можем судить насколько "похожи" друг на друга два варианта вируса гриппа. Если антитела из хорька, зараженного вирусом А, хорошо реагируют с вирусом Б, то эти два вируса иммунологически очень похожи друг на друга. Если плохо - то они сильно друг от друга отличаются. Если вирусы антигенно похожи друг на друга, то вакцина против одного из них с большой вероятностью защитит и от другого.

Таким образом можно не только сравнить друг с другом штаммы из свежих образцов, но и посмотреть насколько свежие штаммы похожи на штаммы из прошлых лет и на штаммы из прошлых вакцин.

Получающийся набор попарных сравнений существует в N-мерном пространстве, но для наглядности и с некоторым упрощением его можно показать на двумерном графике, например вот так:

Эту карты антигенности можно использовать для подбора штамма для вакцины. Общий принцип таков, что мы хотим выбрать штаммы, которые находятся как можно ближе к центру распределения, потому что иммунный ответ на них даст защиту против наибольшего количества других штаммов. Но при этом нужно учитывать и другие факторы, о которых сейчас и пойдет речь.

4. Генетический анализ
Схожесть двух штаммов по вызываемому иммунному ответу не обязательно означает близкую родственность штаммов, а большие различия не обязательно означают что штаммы давно имели общего предка. Для того, чтобы лучше понимать, что именно происходит в популяции вирусов гриппа, часть штаммов секвинируют и строят филогенетические деревья. В идеале антигенная карта должна хорошо согласовываться с филогенетическим деревом. Если есть серьезные расхождения, например, если окажется, что какой-то штамм антигенно близок к другим штаммам, но генетически сильно от них отличается, то ему следует уделить особое внимание. Он может повести себя не так, как штаммы окружающие его на антигенной карте и антигенно быстро измениться в сторону от остальных.

5. Анализ человеческой сыворотки
Принцип антигенного анализа, описанный выше для сывороток хорьков, можно применить и к человеческим образцам сыворотки. WHO CC собирают образцы сыворотки крови от взрослых и от детей, привитых прошлыми вакцинами, а также от переболевших гриппом в прошлые года. Сделав анализ на реакцию этой сыворотки с новыми штаммами гриппа, можно определить насколько эти люди будут защищены от новых штаммов. Влияние этой информации на выбор штамма для новой вакцины двоякое. С одной стороны, если мы видим, что вакцина использованная в предыдущем году хорошо защищает от штаммов этого года, то можно опять выбрать этот же штамм. С другой стороны, можно считать, что большая доля популяции уже и так защищена от части циркулирующих штаммов и отдать предпочтение отличающемуся штамму, который даст защиту от штаммов, от которых предыдущая вакцина не защищает. Я не уверен, какой из этих факторов важнее, и думаю, что однозначного ответа тут нет. Все зависит от конкретных обстоятельств и от мнений конкретных экспертов.

Все вышеперечисленные данные собираются круглый год. В феврале эксперты ВОЗ рассматривают все собранные данные и на их основании выбирают штаммы для вакцины. Выбор штамма это не попытка предсказать будущее - на сегодняшний день у нас нет моделей, которые бы даже грубо могли бы предсказать какие штаммы будут ходить в популяции через 8-10 месяцев. В лучшем случае это линейная апроксимация по последним данным, и в этом смысле этот процесс гораздо проще "предсказания". Но при этом, как должно быть ясно из описанного выше, выбор штаммов для вакцины основан не просто на распространенности штаммов, но и на анализе антигенной схожести или отличия между штаммами и вакцинами, и этот аспект делает всю процедуру намного сложнее, чем "предсказание" того, какие штаммы будут циркулировать.