Триумф застал большинство героев дня в собственных лабораториях. Все они не относятся к числу свадебных генералов в науке. Да и разве кто-нибудь из них добровольно прекратил бы свою работу? Исследования, связанные с медициной, таят в себе немало азарта - ведь за открытием частенько кроется не только блестящая догадка, не только польза для человечества, но и чья-то спасенная жизнь.
Пожалуй, нынешние лауреаты премии Нобеля могут гордиться собой: счет спасенных благодаря их открытиям жизней может идти на миллионы. Именно столько "стоят" человечеству такие тяжелые недуги, как рак и СПИД. Харальда цур Хаузена из Германии, Франсуазу Барре-Синусси и Люка Монтанье из Франции на прошлой неделе чествовали за их пионерские исследования.
Вакцина от рака
Одна из самых блестящих научных теорий последнего времени в области онкологии начиналась с парадокса, а точнее - с бородавки. Еще в середине 60-х считалось, что рак шейки матки, одно из самых распространенных онкологических заболеваний, может быть обусловлен вирусом герпеса второго типа (HSV-2). Сегодня почетный научный директор и председатель исполнительного совета Немецкого центра исследований рака в Гейдельберге Харальд цур Хаузен вспоминает, что когда в 1968 году на научной конференции, посвященной герпесу, он обнародовал данные, опровергающие общепринятую точку зрения, то оказался практически в полном одиночестве.
Ему потребовалась немалая смелость, чтобы выдвинуть нового "подозреваемого" - маленький и на первый взгляд безобидный ВПЧ (вирус папилломы человека) диаметром всего в 52-55 нанометров, обычно являющийся у человека причиной различных кожных наростов и бородавок. Сейчас известно, что частицы этого вируса содержат молекулу ДНК, состоящую из двойной спирали, в которой приблизительно 8 тысяч нуклеотидных оснований, - она "завернута" в белковую оболочку. Уже изучены более 100 разновидностей вируса HPV, при этом доказано, что 15 из них действительно являются факторами, резко повышающими у инфицированных ими женщин риск развития рака шейки матки.
Однако в 1972 году, когда Харальд цур Хаузен начал свою работу, геном вируса папилломы человека еще не был прочитан. Поначалу ученый ставил перед собой весьма скромную задачу. Он хотел найти в опухоли следы пребывания ВПЧ, так как предполагал, что если он вызывает изменения в клетках, то часть его генетической информации будет интегрирована в опухолевую ДНК. Для этого исследователь воспользовался методом гибридизации.
"ДНК имеет две цепи, свернутые воедино, - рассказывает о сути способа Сергей Киселев, руководитель лаборатории генетических основ клеточных технологий Института общей генетики РАН. "Их можно подвергать разным воздействиям: денатурировать и ренатурировать. В первом случае цепи разворачиваются и отходят друг от друга, во втором "схлопываются". Но "схлопнуться" могут только идентичные кусочки ДНК. Это свойство и используют в реакциях гибридизации - можно в качестве зонда поместить в денатурированную культуру опухолевых клеток кусочки ДНК вируса. Если подходящая ДНК есть в опухоли, она при ренатурации соединится с генетическим материалом вируса".
Впрочем, поначалу на этом пути исследователя ждало разочарование. Первые результаты, опубликованные в 1974 году, не выявили никаких следов вируса в раковых опухолях шейки матки. Харальд цур Хаузен не отступал: тогда он впервые предположил, что разновидностей ВПЧ может быть много. Возглавляемая им команда ученых перебирала все новые и новые частицы вируса, добытые из бородавок. Постепенно они накопили целую коллекцию штаммов.
Наконец исследователям удалось найти вирусную ДНК, вступавшую в реакцию гибридизации с генетическим материалом одной из самых злокачественных опухолей - проникающей карциномы шейки матки. Выяснилось, что эта разновидность вируса папилломы человека, названная ВПЧ16, встречается у половины пациентов. Однако вскоре стало очевидно, что поиски опасных видов вируса прекращать рано - например, у женщин африканского происхождения, страдающих раком шейки матки, ВПЧ16 практически не встречался. Ученым пришлось немало потрудиться, прежде чем они нашли еще один вид вируса папилломы человека, связанный с болезнью, - ВПЧ18. Харальд цур Хаузен и его коллеги подсчитали, что генетический материал этих двух вирусов присутствует в опухолях у 82% больных. Они даже выделили линии опухолевых клеток, в которых присутствовала ДНК от ВПЧ16 и ВПЧ18.
Интересно, что уже тогда ученый подумал о создании вакцины - защищая женщину от определенных разновидностей вируса папилломы человека, она могла бы предотвращать рак шейки матки. Харальд цур Хаузен обратился в одну из крупнейших фармацевтических компаний Германии. Но фирма не поверила в перспективность его идеи. Проведя маркетинговые исследования, она отказалась от разработки. Слишком уж невероятной казалась сама возможность делать прививки от рака - маркетологи решили, что вакцина не найдет сбыта. Теперь, когда хорошо известна эпидемиология рака шейки матки, фирмачи, отказавшиеся от предложения Харальда цур Хаузена, наверное, кусают локти. Ведь вакцины против вирусов папилломы человека ВПЧ16 и ВПЧ18 уже созданы, и их применение будет только расширяться.
Сегодня до 80% взрослых людей получают ВПЧ в течение жизни. При этом риск развития рака шейки матки напрямую зависит от того, какой тип вируса достанется женщине. Онкогенные типы ВПЧ, против которых и созданы вакцины, например, увеличивают риск новообразований в 300 раз. Каждый год в мире регистрируется до 500 тысяч новых случаев рака шейки матки, а жительницы развивающихся стран подвержены этому заболеванию в 10 раз больше, чем остальные.
Вакцина от ВИЧ
В 1981 году по миру поползли слухи о непонятном, а потому особенно страшном смертельном заболевании. Новый медицинский синдром был описан в Калифорнии и Нью-Йорке. Целые группы молодых людей, которые еще совсем недавно были здоровы, впадали в различные угрожающие жизни состояния и быстро умирали. Центр по контролю за заболеваниями США серьезно обеспокоились неведомой болезнью и занялись изучением ее симптомов.
Вскоре у заболевания появилось свое название - СПИД. Количество случаев СПИДа в мире постоянно росло. Как оказалось, пациенты быстро теряют иммунные Т-клетки, ответственные за сопротивление организма патогенным вирусам, и гибнут от самых разных инфекций. Было не ясно до конца, имеют ли все эти признаки единую природу. В конце 1982 года сразу несколько исследовательских лабораторий поставили перед собой задачу найти причину СПИДа.
Под подозрение попал неведомый ретровирус. Рабочая группа по вирусной онкологии из Института Пастера в Париже, возглавляемая Франсуазой Барре-Синусси и Люком Монтанье, исследовала на вирус содержимое увеличенных лимфоузлов у пациентов на ранних стадиях иммунодефицита. Они выращивали в культуре лимфоциты, отобранные у таких больных. Под электронным микроскопом исследователи увидели большие частицы ретровируса размером в 90-130 нанометров, отпочковывающиеся от клеточных мембран. Иммунофлуоресцентный анализ помог выявить антитела к этим частицам - их белок не реагировал ни на один известный тест: ученые предположили, что перед ними действительно новый, не определенный ранее вирус.
В течение года группа Барре-Синусси и Монтанье изучала свою находку. Ученые определили, что вирус имеет цилиндрическое ядро и атакует Т-клетки иммунной системы. В 1985 году их находка получила официальное название - ВИЧ1. Исследователи выяснили, что он принадлежит к группе лентивирусов, которые до этого находили только у животных - обезьян, кошек, лошадей, овец. Впоследствии выяснилось, что вирус иммунодефицита попал в человеческую популяцию от шимпанзе. Скорее всего подобный ретровирус получили охотники от раненых животных. Впрочем, он должен был претерпеть серьезные генетические изменения, чтобы приобрести новую, высокопатогенную форму, вызывающую СПИД у людей. Происхождение пандемии стало предметом особого интереса ученых. Известно, что ВИЧ имеет целое дерево разновидностей, геном которых может различаться на 15-20%. "Вирусная археология", сопоставляющая разные штаммы вируса, позволила определить приблизительное время и место появления ВИЧ у человека.
Ученым удалось достать материал биопсии лимфоузлов, выделенный у женщины в Киншасе в 1960 году. Его сравнили с образцом плазмы, взятой в соседней деревне в 1959 году. Так был проведен первый анализ генетических "ископаемых", предшествующих формированию ВИЧ1. Анализ показал, что разные штаммы вируса иммунодефицита существовали в Африке задолго до пандемии СПИДа. Было определено даже время появления их предшественника - приблизительно между 1902 и 1921 годами прошлого века. Скрытая передача вируса происходила до 40-х годов прошлого века. Тогда же зародились три основные разновидности ВИЧ1. Впервые вирус распространился среди людей в бассейне реки Конго и в Заире. С тех пор он натворил немало бед. По самым скромным подсчетам, с начала пандемии на Земле им были инфицированы 60 миллионов людей, при этом погибли уже 25 миллионов. К концу 2007 года в мире было 33,2 миллиона людей, живущих с ВИЧ. Только в этом году 2,5 миллиона человек получили этот вирус. Получается, что сегодня уже около 1% жителей Земли живут с ВИЧ.
Казалось бы, у человечества есть основания бросить все силы на то, чтобы предотвратить инфекцию. Однако проблема в том, что ВИЧ необычайно изменчив. Поэтому борьба с ним заставляет ученых постоянно отказываться от привычных представлений. Например, лаборатории многих стран участвуют сегодня в небывалой гонке за право первыми разработать вакцину от ВИЧ. Однако коварный вирус вновь и вновь подкидывает им неприятные сюрпризы. Еще года два назад страницы газет и журналов пестрели заголовками: "Вакцина от ВИЧ появится в ближайшие десять лет!". А осенью прошлого года казалось, что чудесное средство избавления человечества и вовсе "на подходе".
Первая фаза испытаний препарата V520 компании Merck показала впечатляющие результаты. В отчете об исследованиях говорилось, что вакцина, приготовленная на основе ослабленного вируса обычной простуды, в который были встроены три синтетических гена ВИЧ, дала "интенсивный и продолжительный ответ". По мысли создателей, вирусу предстояло доставить гены в клетки организма и вызвать реакцию иммунного ответа, связанную с активацией Т-клеток. Однако результаты испытаний вакцины, опубликованные прошлой зимой, разочаровали всех. Оказалось, что в контрольной группе испытуемых, получавших плацебо, количество передачи ВИЧ было даже меньше, чем среди тех, кого, как предполагалось, должна была защитить вакцина.
Исследователи, участвовавшие в проверке, назвали эту неудачу одним из самых больших разочарований в своей жизни. Впрочем, сейчас специалисты уверены, что для пессимизма нет оснований. Ведь в мире сегодня существует более 30 вакцинных проектов против ВИЧ. И неудача на одном направлении позволит отбросить неперспективный вариант и сосредоточиться на других направлениях.
По мнению Сета Беркли, президента организации "Международная инициатива по разработке вакцины против ВИЧ", сейчас пришло время вплотную заняться изучением феномена людей, которые десятилетиями носят в себе вирус, но при этом не болеют СПИДом, хотя обычно ВИЧ хватает нескольких лет, чтобы исчерпать резервы иммунной системы. Уровень Т-клеток иммунной системы падает, и человек начинает болеть. Чтобы этого не произошло, проводится антиретровирусная терапия.
Но есть те, кто сохраняет иммунные клетки в крови без всяких лекарств. По оценкам, около 1% всех людей с ВИЧ вовсе не болеют СПИДом или ВИЧ-инфекция развиваются у них чрезвычайно медленно. Сейчас сразу несколько исследовательских групп в мире занято изучением феномена "долгожителей". Ученые предполагают тут действие самых разных факторов: от особой разновидности вируса, который действует в организме не столь разрушительно, до удачного сочетания генетических данных самого носителя, позволяющих ему самостоятельно бороться с инфекцией.
На пути создания вакцины ученые будут рады любой удаче. Расчеты показали, что даже если найденное средство окажет эффект в 30% случаев, то, привив им всего пятую часть населения Земли, между 2015 и 2030 годами удастся предотвратить 5,5 миллиона новых случаев передачи ВИЧ.