Если в пандемии коронавируса и есть что-то положительное, то это повышение нашей осведомленности о вирусных инфекциях. Обычный человек сегодня знает о них куда больше, чем пять лет назад! А главное – новые реалии стали стимулом для важных открытий и изобретений в медицине. Ученые и врачи разработали инновационные методы диагностики инфекций и устройства для защиты дыхательных путей, фармакологи активно исследуют лекарственные препараты, одобренные для лечения определенных недугов, на эффективность и безопасность при лечении других заболеваний. Биотехнологические и фармацевтические компании запустили десятки клинических испытаний, направленных на поиск новых препаратов, способных бороться с COVID-19. Появились новые разработки в области телемедицины и медицинской робототехники. А главное, пандемия стала началом нового этапа в вирусологии – науки, которая изучает один из самых загадочных биологических объектов на планете. В нашей статье – краткая история открытия вирусов и их изучения.
- История открытия вирусов
- Виды вирусных заболеваний
- Вирусолог Дмитрий Ивановский
- Вирусолог Мартин Бейеринк
- Изучение вирусов, исследования
- Институт вирусологии имени Гамалеи
История открытия вирусов
Первую информацию о вирусах люди начали собирать тысячелетия назад. В древних медицинских трактатах и летописях встречаются описания симптомов заразных болезней (например, оспы), а в ботанических трудах зафиксированы «следы», которые вирусные инфекции оставляли на растениях. Например, именно пестролистность – вирусное заболевание – давала эффектную и непредсказуемую окраску тюльпанам, которая ценилась среди европейских цветоводов 30-х годах XVI века. Среди ученых это явление первым описал Карл Клузиус – профессор ботаники, основоположник голландской индустрии луковичных растений. В те годы не удалось выяснить, почему у одних тюльпанов одноцветные лепестки, а у других они словно причудливо раскрашены. Цветоводы только установили, что с большей вероятностью можно получить необычный цветок, если высадить луковицу рядом с пестрым тюльпаном. Много лет спустя стало ясно, что этот вирус переносят вместе с зараженным соком от больных растений здоровым тли, клещи, трипсы и другие насекомые-вредители.
Вирусология как наука начала развиваться в XIX веке, когда люди узнали – благодаря микробиологам Луи Пастеру и Роберту Коху, хирургу Джозефу Листеру, – что инфекционные заболевания вызываются микробами. О том, что не все из этих микробов – бактерии, стало известно не сразу. Можно было только предполагать, что, например, возбудитель бешенства – некий болезнетворный агент, который по какой-то причине проскакивает через бактериальный фильтр, не выращивается на питательной среде и не виден через световой микроскоп. А первый вирус, который человеку удалось выделить, все-таки был растительным: им стал вирус табачной мозаики. И обнаружил его российский ученый Дмитрий Ивановский.
Виды вирусных заболеваний
Сегодня, разрабатывая способы борьбы с вирусными болезнями, ученые руководствуются в том числе и типами этих заболеваний. Классификацию вирусов в соответствии с системой пораженных органов полезно знать и обычному человеку, чтобы своевременно помочь себе и своим близким. Вот краткий обзор заболеваний1, вызываемых разными вирусами.
Респираторные инфекции – это инфекции верхних дыхательных путей, с которыми мы сталкиваемся чаще всего. От человека к человеку они, как правило, передаются воздушно-капельным путем. К этой группе относятся вирусы гриппа, риновирусы, а также коронавирусы, один из которых стал причиной пандемии в 2020 году и сейчас продолжает распространяться по планете.
Желудочно-кишечные инфекции распространяются фекально-оральным путем, так что основная мера профилактики – личная гигиена. К таким вирусам относится ротавирус, норовирус, астровирус и т. д.
Экзантематозные инфекции. Экзантема – это сыпь на коже, которой себя проявляют корь, краснуха, скарлатина, брюшной и сыпной тифы, ветряная оспа, герпес и т. д. Некоторые вирусы, помимо поражения кожи, вызывают и системные проявления.
Инфекции печени. К ним относятся не только вирусные гепатиты (А, B, C, D, E), но и другие вирусы: цитомегаловирус, вирус желтой лихорадки, а даже вирусы герпеса, кори, краснухи и ветрянки.
Неврологические инфекции часто распространяются комарами или клещами: это, например, энцефалит.
Геморрагическая лихорадка, которая вызывает поражение сосудов, также распространяется москитами и клещами, а также зараженными животными – грызунами, летучими мышами, обезьянами.
Инфекции кожи или слизистых оболочек. К вирусам, которые вызывают такие заболевания, относится вирус папилломы человека.
Вирусолог Дмитрий Ивановский
С табачной мозаикой2 знакомы, наверное, все, кто выращивал овощи и фрукты или просто наблюдал, как они растут. Несмотря на название, Tobacco mosaic virus поражает не один лишь табак, а более 350 видов овощных, садовых, декоративных растений. Желтые пятна и разводы на листьях огурцов, помидоров, картофеля, молодых яблонь – все это табачная мозаика. Она создавала проблемы фермерам и в прошлые века, особенно для тех, кто выращивал табак на продажу. Пораженные листья были непригодны для дальнейшей обработки, так что снижение урожая из-за мозаики било по карманам и фермеров, и производителей табачной продукции. Инфекционную природу этой болезни доказал в 1886 году немецкий агрохимик Адольф Майер, однако он посчитал, что всему виной бактерия. Его опыты решил повторить петербургский студент Дмитрий Ивановский. В университете он учился на физико-математическом факультете, однако по окончании остался при кафедре ботаники, выбрав темой диссертации мозаичную болезнь табака – этой темой Ивановский заинтересовался еще студентом, бывая на Украине и в Молдавии.
Молодой исследователь тоже думал, что мозаику вызывают бактерии, а значит, их можно собрать на керамическом фильтре, профильтровав экстракт зараженных листьев, а затем вырастить в питательной среде и заразить здоровое растение. Ничего из этого не удалось, и ученый предположил, что неуловимый патоген – либо бактерия намного мельче всех известных, либо токсин, который она выделяет. Статью о своем исследовании, длившемся пять лет, он опубликовал в журнале «Сельское хозяйство и лесоводство» в 1892 году, затем в Бюллетене Санкт-Петербургской Императорской Академии Наук и в международных журналах. Новаторство Ивановского заключалось еще и в том, что ему удалось увидеть в световой микроскоп, описать и зарисовать скопления вирусов в клетках табачного листа. Они имели вид кристаллических структур (Tobacco mosaic virus – палочковидный), и в научном мире их стали называть «кристаллами Ивановского». В 1935 году их очистил, впервые выделил и исследовал американский вирусолог Уэнделл Стэнли (который спустя еще 20 лет выделил вирус полиомиелита).
Дмитрий Иосифович Ивановский в 1895 году успешно защитил магистерскую диссертацию, начал читать лекции в родном вузе, после стал профессором Варшавского университета, где создал свою лабораторию. Ученый внес большой вклад в исследование физиологии и анатомии растений, занимался почвенной микробиологией, был автором 180 научных публикаций.
Вирусолог Мартин Бейеринк
Хотя открытие Ивановского касалось в первую очередь фитопатологии, оно сыграло огромную роль в развитии биологии, медицины и ветеринарии. Еще при жизни вирусолога его данные о вирусах дополнил нидерландский микробиолог Мартин Бейеринк (Martin Beijerinck). В 1898 году он, еще не зная об исследованиях Ивановского, тоже экспериментировал с вирусом табачной мозаики и сделал похожие выводы – кроме одного: он предположил, что инфекционный агент – это патогенная молекула, способная репродуцироваться и распространяться в клетках зараженного хозяина. Таким образом, Бейеринк угадал неклеточную природу вирусов. Узнав впоследствии о работе Ивановского, который его опередил, голландский ученый не стал замалчивать его достижение и честно сослался на работу предшественника.
Изучение вирусов, исследования
Вирус табачной мозаики стал первым организмом из своего царства, который исследовали на электронном микроскопе (в 1939 году). До сих пор это один из популярных модельных организмов. Прежде всего ученым нужно было научиться воспроизводить вирусы. В 1939 году американский врач Эрнест Гудпасчер сумел вырастить в куриных яйцах вирус гриппа. Еще через десять лет вирусологи из США – Эндерс, Уэллер и Роббинс – впервые вырастили полиовирус не на тканях животных или яйцах, а на культуре клеток человеческого зародыша. Благодаря этому достижению была создана первая эффективная вакцина против полиомиелита.
Уже упомянутый Уэнделл Стэнли, изучая вирус табачной мозаики, воздействовал на сок больных листьев табака реагентами и получил белок, который после ночи в холодильнике превратился в кристаллы – это и был вирус. В 1946 году Стэнли получил Нобелевскую премию по химии «За приготовление ферментов и вирусных белков в чистом виде». В конце 1930-х годов исследователи получили первую рентгенограмму вируса, а в 1955 году ученый-рентгенограф Розалинд Франклин определила его структуру. Во второй половине ХХ века вирусология начала стремительно развиваться. Было открыто свыше 2 тыс. видов разнообразных вирусов, а также ключевые ферменты, позволяющие им проникать в клетки живых организмов и размножаться там. Стало ясно, что вирусы можно классифицировать по нескольким признакам – по типу хранения генома, по форме оболочки и ее особенностям.
Уже в наше время, в 2002 году был создан первый синтетический вирус. На данный момент описано несколько тысяч видов вирусов, однако ученые предполагают, что в реальности их миллионы. Это самые распространенные биологические объекты на Земле! Кстати, большая их часть не болезнетворна или даже приносит пользу человеку. Последнее относится к фагам – вирусам, паразитирующим на бактериях. Впервые их обнаружили в конце XIX века. Способность фагов уничтожать вредоносные бактерии активно изучалась в СССР, где разработали фаги против стрептококка, сальмонеллеза и т.д. Сегодня интерес к фагам возрождается: их можно использовать против бактерий, которые развили устойчивость к антибиотикам.
Институт вирусологии имени Гамалеи
Одно из крупнейших в мире научных учреждений, исследующих вирусы, – Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени Н. Ф. Гамалеи (ФГБУ «НИЦЭМ им. Н. Ф. Гамалеи3» Минздрава России. Он основан в 1891 году как Частный химико-микроскопический и бактериологический кабинет врача Филиппа Марковича Блюменталя, а вскоре был преобразован в Частный химико-бактериологический институт. В 1904 году здесь началось изготовление бактериальных препаратов: противодифтерийной и противодизентерийной сывороток и т.д. В 1949 году институту присвоили имя почетного академика Николая Федоровича Гамалеи – выдающегося российского микробиолога и эпидемиолога, основателя отечественной микробиологии, одного из основоположников дезинфекционного дела. Он работал в лаборатории Пастера, в 1886 году открыл первую в России и вторую в мире бактериологическую станцию, боролся с эпидемиями чумы и оспы в российских регионах.
Сегодня основное направление деятельности Центра Гамалеи – решение фундаментальных проблем в области эпидемиологии, инфекционной иммунологии. Здесь изучают закономерности распространения и проявления инфекционных заболеваний; генетику, молекулярную биологию и экологию патогенных микроорганизмов; разрабатывают способы диагностики и профилактики инфекционных болезней. На базе института работают девять центров Минздрава России: по риккетсиозам, лептоспирозам, бруцеллезу, туляремии, легионеллезу, микоплазмозам, хламидиозам, клостридиозам, боррелиозам.
В 1990-е годы на базе НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Гамалеи был разработан и внедрен в клиническую практику группой ведущих российских ученых под руководством д. б. н., профессора В.В. Малиновской противовирусный и иммуномодулирующий препарат ВИФЕРОН. В 2021 году препарат стал лауреатом4 премии Smartpharma Awards 2021 в номинации «Противовирусный препарат №1 для лечения и профилактики гриппа и ОРВИ у детей с первых дней жизни и беременных женщин».
В 2020 году именно в НИЦЭМ им. Н. Ф. Гамалеи была разработана первая в мире зарегистрированная вакцина для профилактики коронавирусной инфекции COVID-19 «Спутник V», а в 2021 году – однокомпонентная вакцина против COVID-19 «Спутник Лайт».
Справочно-информационный материал
Автор статьи
Врач-терапевт, кардиолог, к.м.н.
Загрузка …
