Създателят на вируси: луд или спасител?

Трудовете на проф. Йошихиро Каваока вдигнаха много шум по цял свят. Той е създал вирус, който преди столетие е отнесъл в гроба 40 милиона души.

Но колкото и странно да звучи, ако ни залее нова пандемия от грип, ще чакаме спасение именно от този човек.

Вирусът се съдържа във флакони с обем 2 мл в хладилна камера при температура минус 80°С. При такова дълбоко замразяване вирусът сякаш е затворен в парче кехлибар и се намира в очакване.

Под микроскоп той прилича на средновековно оръжие – сферичен обект, осеян с десетки шипове. Точно така е изглеждал вирусът от 1918 г. – щамът H1N1, по-известен като „испанката“ и отнесъл живота на поне 40 млн. души.

Хладилникът е затворен и запечатан в специално помещение с бетонни стени. Помещението се намира в лаборатория, която също има бетонни стени с дебелина 46 см, усилени с метална арматура. Да се влезе тук, може само през цяла анфилада стаи, които се отварят с херметични люкове, от рода на тези, които може да се видят в подводниците.

Още тук всичко е осеяно с датчици за сигнализация – те са повече от петстотин и са разпределени по цялата сграда, монтирани във всевъзможни уреди, та в случай на нежелан достъп да сигнализират охраната и полицията на зданието. Наблюдението на лабораторията се води денонощно.

Биокрепост за Йошихиро

Всички тези камери, херметични врати и датчици трябва да работят безупречно – такова е основното изискване към всичко, което се намира в Института по изследване на грипа на стойност $12,5 млн. Той е разположен в края на сградата на университета Уисконсин-Медисън.

След преминаването на началната проверка от ФБР (това е задължително изискване към всички служители) работниците от лабораторията преди влизане трябва да свалят от себе си всичко, включително долното бельо. След това да облекат специална работна дреха и чифт гумени ботуши с вътрешни и външни чорапи.

В такъв вид вече може да се отиде на площадката пред лабораторията. За да се премине през следващата врата, е необходимо да се поставят комбинезон и ръкавици от паропропусклива мембрана Tyvek, да се сменят ботушите и да се постави респиратор с филтър.

Каваока (вляво) работи със свой асистент. Снимката е направена през 2001 г., още преди да бъде построена сегашната лаборатория. Новата лаборатория ежегодно се затваря за четири-шест седмици за провеждане на обеззаразяване.

След работа в лабораторията цялото спецоблекло се сваля в строго определен ред и се взема петминутен душ. Под душа старателно се измиваш със сапун, включително всички отворени кухини по тялото, и добре де изсекваш.

Сградата, в която се съхраняват вирусите, се отнася към клас BSL-3-ag, тоест към съоръженията с почти най-висока биологична защита. Тук, разбира се, се съхранява и вирусът ебола. Нито една частичка биоматериал не бива да напуска тези стени.

Институтът е построен през 2008 година основно за да поддържа научните търсения на един-единствен човек – Йошихиро Каваока. Преди няколко месеца този човек публикува изследване, описващо успешен опит за създаване на вирус, идентичен на печално известната „испанка“, от генетичен материал на съвременни грипни вируси.

За целта на изследването той е създал щам, който чрез мутация е получил способността да се предава по въздуха, и е заразил с този вирус опитни порове.

В камера в друга част на сградата се съхранява вирусът H5N1 – той съдържа гени на „свинския грип“, убил през 2009 година почти половин милион души. За тази работа Каваока се е отчел в своя публикация през 2012 година.

Грипният вирус H5N1 под микроскоп. Този тип болест така и не бил регистриран в САЩ, но грип от други видове постоянно се разнася в страната от водоплаващите птици.

И накрая, в още един хладилник, се намира друга версия на щама, организирал пандемия през 2009 г. В един доклад, основан на изтичане на информация от закрита за публика научна конференция, се твърди, че последната разновидност на вируса е способна лесно да заобиколи имунната система на човека, подобно на това как водата заобикаля срещаните по пътя камъни.

За заплаха от гибел за човечеството ли става дума? Защо професорът се занимава с всичко това, па макар и зад стените на непристъпна крепост? Първоначално Каваока отказва да отговори на този въпрос, но след това се съгласява на един час разговор в стая срещу вратата на неговата лаборатория, но в присъствието на ръководителя на факултета. Ученият сякаш чака въпроса, който задава всеки, който знае с какво се занимава професорът, дори колегите му от висшите научни сфери.

Луд ли е Йошихиро?

Извън пръстена на безопасност, университета и град Медисън, където властите са непоколебими в своята подкрепа за професора и дори са му построили институт за $12,5 млн. (отхвърляйки другите кандидати), този въпрос се обсъжда от множество хора, на чието мнение може да се довериш в различна степен.

Отчетът за работата над вируса H5N1, съдържащ много подробно описание на методите на създаване на възбудителя на болестта, създал толкова нееднозначна реакция, че консултативният съвет на Националния институт по здравеопазване препоръчал да се засекрети част от тези изследвания от широката публика, докато в същото време се планирало тяхното публикуване в сп. Nature.

През юни Каваока и колегите му публикували данните по работата над вируса, идентичен на този от 1918 г., в изданието Cell Host & Microbe и вече в деня на излизането на статията в британския вестник The Guardian се появява материал със заглавието „Учените осъждат безумно създаване на смъртоносен грипен вирус, предаващ се по въздуха“.

Статията нарича опитите на американците опасни за живота и цитира бившия съветник по наука лорд Мей, който обявява работата на Каваока за „напълно безумна“. В интервю за същата статия Саймън-Уейн Хобсън от високоавторитетния институт „Пастьор“ в Париж казва: „Това е лудост!“

Негативно настроените учени смятат, че работата на Каваока нарушава Нюрнбергския кодекс по биоетика в частта за правилата на работа с биологични агенти, а създаването на изкуствени биологични патогени създава опасност от катастрофи, в случай че някое произшествие в лабораторията за вируси излезе извън нейните предели и попадне в природата. Опонентите на професора смятат, че тези опасни изследвания следва да се прекратят.

През юли вестник The Independent публикува откъс от отчета за закритата конференция, от който следва, че Каваока е създал нов грипен вирус, „пред който имунната система на човека ще се окаже напълно безсилна, стига само възбудителят да излезе извън стените на лабораторията“. Ден по-късно порталът Gizmodo пуска публикацията вече със заглавие „Учени създадоха грипен вирус, способен да убие цялото човечество“.

Тази и подобни препубликации в социалните мрежи превръщат информацията за работата на Каваока в истински мрежови вирус. Туитовете и постовете в блоговете, посветени на тази тема, започват да се разпространяват с огромна скорост, включително в общности, в които участниците разбират от въпросите на биологията не повече от пиленце. Ученият постоянно получава по електронната си поща заплахи. Каваока препраща тези писма във ФБР и се старае да мисли само за работа.

Грип, патици и свине

Изглежда, целите на Каваока нямат никакво логично обяснение. Грипните вируси наоколо и без това са достатъчно – носят ги и водоплаващите птици, особено патиците, и най-често не дават никакви симптоми на заболяване, макар постоянно да ги разпространяват чрез стомашно-чревния си тракт.

По-просто казано, ако патицата се изходи в природата, във водата попада грипен вирус. Тъй като водоплаващи птици има навсякъде, където има вода, те не само разпространяват вируси повсеместно, но и създават условия за тяхното мутиране в опасни за човека щамове.

Ето как например може да се случи това. Да предположим, че патица (Anas discors), заразена с вируса H5N3, прелита през известния път на миграция по Мисисипи от Медисън до Арканзас. По пътя птицата се спуска в езеро и се изпражнява в него. На брега на езерото във водата се въргаля свиня, която се заразява с H5N3 и скоро получава ранни симптоми на грип – хрема, кашлица, малка температура.

Скоро след това патица от Централно Мисури с друг вирус – H1N1 – лети по същия птичи път и каца на същото езеро. И този път нещастната свиня прихваща и H1N1. При определено стечение на обстоятелствата на биологичните фактори може да се случи доста рядко събитие – две разновидности на вируса се съединяват в една форма.

И към тази нова форма вече нито един бозайник няма имунитет. Ако този нов щам на вируса получи способност да се предава по въздушно-капков път, човечеството отново си спомня думата „пандемия“.

Учените по цял свят разработват различни стратегии за противодействие на такъв сценарий – от потискането на възникналата пандемия на начален етап до нейното предотвратяване. Но грипът от древни времена присъства на Земята, макар че със самия вирус човечеството се е запознало едва през 1902 г.

За да процъфтява и да се размножава, на грипа са му нежни само две клетки. Специалният белтък в състава на вируса, хемаглутинин, образува специфична структура, която му позволява да се присъедини към клетъчната мембрана и да проникне през нея. След това вирусът заразява клетката със своя генетичен материал, използва нейния репродуктивен апарат за строителство на свои копия и накрая убива клетката гостоприемник.

Най-често грипът се локализира в горните дихателни пътища (това, което ние наричаме сезонен грип), но в по-редки случаи грипът, поради способността си за мутации, е способен да заобиколи противодействащите му механизми за защита. Новата мутация става по-вирулентна и вирусът се промъква от горните дихателни пътища към други органи. Тогава е много вероятна гибелта на организма и предаването на тази опасна форма на други потенциални жертви.

В добавка към водоплаващите птици с грипен вирус се заразяват и други видове животни – кокошки, свине, коне и кучета. В промишленото птицевъдство грипът може да погуби едновременно милиони пилета, затова контролът над развитието на вируса тук има чисто икономически смисъл. Тъй като много щамове на грипния вирус се предават от животните към човека, именно във ветеринарството преминава предният фланг на борбата със заболяването.

Титулуваният ветеринар

Каваока е и изследовател в областта на ветеринарството. Още като младеж в Япония страшно го заинтересувало как работят организмите на животните – мускули, кости, кръв, клетки. И тогава Йошихиро се обучавал за ветеринар. След получаването на образование и серия направени опити и публикувани на тяхна основа научни работи Каваока става ветеринар-изследовател с постоянно растящ авторитет в тази сфера.

След това заминава за САЩ, в световноизвестната Детска изследователска клиника „Св. апостол Юда“ в Мемфис, щата Тенеси, където работил 14 години, докато според думите му, „натрупал достатъчно багаж“ за преход в университета на Уисконсин-Медисън.

Там през 1997 г. Каваока заема длъжността професор в Школата по ветеринарна медицина. Ученият също има длъжност професор в Токийския университет, където прекарва по два-три месеца годишно, а освен това много пътува по света и разказва за резултатите от своите опити.

През 2006 година той става лауреат на наградата „Роберт Кох“, което в средите на микробиолозите е сравнимо с Нобелова награда. Каваока и трудовете му са известни в професионалната му област на абсолютно всички, а търсенето му от страна на научната общественост и научната преса е постоянно много високо. Професорът казва, че работи седем дни в седмицата от времето на последния си отпуск, който е бил толкова отдавна, че дори не помни през коя година е било това.

Каваока е на 58 години, но изглежда на 28 – строен, никакви торбички под учите. Често се усмихва и смехът му е винаги добър. Професорът има такава привлекателна черта – той постоянно принизява своите умения. Ако му кажете, че е истинско чудо да сътвориш вирус, Каваока само ще плесне с ръце, леко ще се усмихне и ще каже: „Е, да, моята сестра не би могла.“

Но според него всеки изследовател, който има необходимата подготовка, е способен да направи същите опити. Независимо от дългите часове в лабораторията, независимо от противоречивото отношение на обществеността, Каваока казва, че обича своята работа, тъй като тя му доставя удоволствие.

И това удоволствие е в това да научава нещо ново. Непрестанното търсене е най-голямата радост в света! Професорът повдига рамене, сякаш казва: „Какво повече може да се желае от живота?“

„Когато работата престане да ми носи удоволствие, аз я изоставям“, отбелязва Каваока. Но всичко това изобщо не ни приближава към отговора на въпроса за смисъла на реконструирането на смъртоносния вирус от 1918 година. И все пак защо?

Не да победиш, а да изпревариш

„Има едно общо съображение, което широката публика изобщо не разбира. Грипът не може да се победи – казва Каваока, решително отмятайки глава. – Той не може да се изкорени от нашата планета.“

А какво, ако убием всички патици?

От мисълта за това смях напушва професора. Той протяга ръце някъде нагоре и възкликва: „Но те са прекалено много!“

Според учения единственият реален път за предотвратяване на пандемия от грип е да се прекрати предаването на вируса от птици към бозайници и по-конкретно – към човека. И за това, както смята Каваока, той трябва да продължи своите специфични изследвания – да изучава мутациите за придобиване на функции.

Да си спомним как мутациите протичат в природата – в недрата на организма на онази нещастна свиня. Професорът имитира тази ситуация в своята лаборатория. Той манипулира вирусите, кара ги да мутират, за да изучи техните възможности и характер на действия. По такъв начин ние можем да изясним как да реагираме, ако изведнъж в резултат на мутация се появи нещо от рода на „испанката“.

Ако знаем как работи мутацията, ако сме я наблюдавали и сме си съставили нещо от рода на каталог на нейното поведение, то можем да оценим ще бъдат ли ефективни в противодействието ѝ съвременните ваксини или антивирусните препарати. И щом разберем кое средство действа, ще можем да създадем достатъчно запаси за предотвратяване на пандемия. С други думи, цялата тази работа е насочена за спасяването на живот.

Каваока се огорчава от неразбирането на опонентите. Той не се готви да изтрие човечеството от лицето на Земята, а обратното – иска да спасява живота на хората.

Досега жертви на експериментите на Каваока са мишки и порове – последните прекрасно подхождат за подобни изследвания, тъй като реагират на грипния вирус по много сходен с човека начин. За да провери вирулентността на щама, професорът заразява с вируса зверчетата, но те не си отиват от живота напразно.

Вдигналите шум изследвания са показали, че на създадената в лаборатория мутация може да се противостои с антивирусния препарат озелтамивир, известен също под патентованото наименование „Тамифлу“. От това следва, че грипните вируси, съхранявани в лабораторията, всъщност не са толкова опасни.

Действително става ясно, че след като мощният вирулентен щам се разпространи по Земята, след всички беди, които той нанася, хората си изработват защита срещу него. Свинският грип от 2009 година сега циркулира като сезонен грип, а ако се върне грипът от 1918 г., дори в пресъздадената му от Каваока форма, ще имаме почти пълен имунитет срещу него.

В това е трудно да се повярва, като се отчитат всички страхотии, заобикалящи работата на Каваока, но когато професорът е затрупан от подобни въпроси, той още повече се оживява и тресе глава като куче, което отърсва козината си от вода. Дори съобщенията за „вируса, който ще измете човечеството от лицето на Земята“, са били абсолютно неправилно разбрани.

Информацията, на която се основават тези панически съобщения, била „в значителна степен неточна“, както свидетелства Ребека Мортиц, специалист по биобезопасност към университета.

Какво е постоянно да си мишена на жестока критика, особено от страна на лошо информирана публика – питаме Каваока. Живината почти изчезва от лицето на учения и той леко се навежда напред. След това повдига очи:

„Това ме натъжава“, казва Каваока.

И обяснява защо. Не става дума за това, че критиката наранява чувствата му или се страхува от заплахи. Просто му е тъжно, че опонентите му не разбират – той не се готви да изтрие човечеството от лицето на Земята, а напротив – иска да спаси живота на хората.

Ученият се надява, че едно от неговите открития наистина ще може да помогне за оцеляването на някои безизвестни хора и именно тази надежда кара Каваока упорито да продължава своя труд. С цел да разбере какво се случва в природата и да успее да я изпревари.

Професорът осъзнава, че в живота няма нулев риск, но ако прогнозата за времето говори само за 10-процентова вероятност от дъжд, едва ли ще вземем със себе си чадър. Разбира се, когато става дума за наистина опасни вируси, вероятността нараства и Каваока разбира страховете, които заобикалят неговите опити.

Какво ще стане, ако някой ден той създаде вирус, срещу който съществуващите средства са безсилни? Да, това е риск, смята ученият, но оправдан риск.

Каваока, който сега работи с вируса ебола, настоява, че действа с голямо внимание и строго спазва правилата за безопасност в лабораторията – по думите му служителите на института с по-голяма вероятност могат да прихванат грип вкъщи от децата си, отколкото на работа.

„По-скоро можете да се заразите с грип – казва Йошихиро Каваока, – ако просто се разходите в парка да нахраните патиците.“

Възраждането на убиеца: силно опростено описание на работата на Каваока над създаването на вируса „испанка“ от 1918 г.

Стъпка 1: Обратен инженеринг на вирус със столетна давност

За всеки от гените на вируса от 1918 година Каваока е подбрал съвременна версия – от съществуващи видове птичи грип, и с тяхна помощ е получил белтък, почти идентичен на образеца от 1918 година. След това ученият събрал последователността на гените в единна „нишка“, явяваща се подобие на генома на „испанката“ (този геном е секвениран през 2005 г.)

Стъпка 2: Проверка на работоспособността

С други думи, проверка на способността за заразяване. Заразените порове, макар и да не боледували толкова силно, както ако това беше истинската „испанка“, проявявали много по-сериозни симптоми, отколкото при обикновен сезонен грип.

Стъпка 3: Да откриеш това, което кара вируса да се разпространява

Пандемията настъпва само тогава, когато вирусът се разпространява лесно. Каваока поставил инфектираните порове в клетка със здрави, но заразяване не настъпило. Тогава професорът добавил изкуствено геном от последователност на гени от вируса „испанка“ и накрая намерил този фрагмент от кода, който отговарял за заразяването.

Стъпка 4: Да въведеш мутации в най-важните гени

Каваока трябвало да изясни, как създаденият с помощта на генното инженерство вирус ще се държи, ако придобие мутации, които позволяват на птичия грип да заразява бозайници. Ученият въвел в генома на вируса различни комбинации от подобни мутации и заразил поровете отново.

Стъпка 5: Повторение отново и отново

Една група порове демонстрирала симптоми, близки до реалния грип от 1918 година. Оказало се, че вирусът придобил допълнителни мутации. Експериментът с поровете бил повторен. Вирусът отново мутирал. Общо той придобил десет мутации. Следващата крачка е наблюдението дали няма да се появи подобна мутация на вируса в природата.

Популярная механика