Карин Мёллинг - Вирусы: Скорее друзья, чем враги

Возникает вопрос: какое определение можно дать вирусу, который отдает все свои гены хозяину, а потом забирает их? Как таким вирусам вообще удалось получить потомство? Ответ прост: все рождающиеся осы имеют в геномах вирусные гены, унаследованные от осы-матки, и однажды этот цикл повторится. Таков механизм репликации PDV. Это «вертикальная» репродукция от поколения к поколению, аналогичная репродукции эндогенных вирусов. Однако это не настоящие эндогенные вирусы, потому что реальные экзогенные частицы покидают своего хозяина. Я хотела бы включить странные вирусы, в частности PDV, в общее определение вирусов как носителей генов для передачи генов. Такие вирусы, как PDV, совсем не редкость, их десятки тысяч. Похоже, это взаимовыгодно, чего не скажешь о гусеницах, которые ведут себя довольно странно. Вирусы и молодые осы смертельно опасны для них, но они защищают их коконы от внешних захватчиков. Таким образом, они помогают своим будущим убийцам. Иногда такое поведение называется материнским. Возможно, гусеница может отложить свою гибель. В 2015 г. было доказано, что захват гусеницами генов является защитой от других вирусов. Таким образом, принцип мутуализма и понятие «выгоды» в определенной степени применимы и к гусенице. Столь необычное взаимодействие хозяина и вируса, когда вирус наполовину эндогенный и наполовину экзогенный, может иметь очень древние эволюционные корни. Даже при более коротком жизненном цикле вирус никогда не смог бы покинуть клетку и стать полностью эндогенным, а может быть, все было наоборот – «запертые» вирусы стали мобильными?

Жизненные циклы, подобные тем, что наблюдаются при взаимодействии ос и вирусов, по-видимому, существуют и у гусениц, и у бабочек монархов, и у мотыльков.

Похоже, это пример очень эффективного природного механизма, которым следовало бы воспользоваться, и вирусы как переносчики генов, причем не своих, а чужих, – настоящий эксперимент в области генной терапии, проведенный природой. Вирус опустошается, а потом наполняется болезнетворными или «целительными» генами для проведения генной терапии. Ученые разрабатывают способы генной терапии точно так же. Генная терапия с использованием PDV – нечто особенное, поскольку она предназначена для местной терапии. Подход, аналогичный применяемому в генной терапии с использованием PDV, используется и в генной терапии ex vivo для местного применения у человека. Следовательно, такой подход появился задолго до того, как о нем задумались ученые, но пока наши достижения на этом поприще не столь впечатляющие, как у PDV.

Вирусы, заимствующие гены у хозяина и не имеющие собственных, – это странно, но еще более удивительно, когда вирусы вовсе не имеют генов, никакой генетической информации. Их называют не вирусами, а прионами. Термин «прион» – слияние понятий «белок» ( protein) и «инфекция» ( infection) – придуман Стенли Прузинером. Возможно, эти исключительные по своим свойствам микроорганизмы еще один вариант вирусов, которые состоят исключительно из белков и не содержат нуклеиновых кислот. Большинство ученых исключают прионы из категории «вирусов», а я считаю, что они являются просто еще одним видом вирусов – странными вирусами!

Даже когда Стенли Прузинеру дали Нобелевскую премию за открытие прионов, полученные им результаты вызвали крайне неоднозначную реакцию. Инфекционные частицы, не имеющие нуклеиновых кислот? Это казалось совершенно невозможным. Прузинер рассказывал о полученных им результатах на конференции в Бетесде 11 сентября 2001 г., и, когда он сошел со сцены, первый самолет врезался в первую башню Всемирного торгового центра. Мы окаменели.

С помощью разработанных Прузинером и Детлевом Ризнером сверхчувствительных методов были получены свидетельства того, что прионы не содержат «инфицирующих» нуклеиновых кислот, – подтверждение, что они состоят «исключительно из белков». Тем не менее многие исследователи попытались опровергнуть эту гипотезу.

Одним из них был Чарльз Вайссман из Цюриха. Он испытал момент откровения и наконец поверил в прионы. В возрасте 80 лет он, будучи руководителем и учредителем нового Института Скрипса во Флориде, показал, что прионы способны мутировать и передавать мутации по наследству. Таким образом, появилась гипотеза о том, что прионы родственны вирусам. Но до этого Вайссман высказывался в этом отношении очень критично, и, вероятно, сам хотел себя в этом убедить. Уже очень давно он инактивировал прионы у мышей и показал, насколько здоровыми выглядят животные. Вайссман пришел к совершенно правильному заключению, что у них должно быть более одного прионного гена. Он также показал, что серебряные иглы, используемые в нейрохирургии, могут быть переносчиками прионных заболеваний, поскольку прионы крепко «прилипают» к ним и выдерживают все дезинфекционные процедуры. Прионы устойчивы к тепловому воздействию: они инактивируются только после обработки в паровом автоклаве при 120 °С в течение 2 ч. Болезнь Альцгеймера вполне может оказаться ятрогенной, неумышленно вызванной в процессе лечения – по крайней мере исходя из последних гипотез.

Все слышали о синдроме коровьего бешенства, губкообразной энцефалопатии крупного рогатого скота (ГЭКРС), в развитии которой, вероятнее всего, задействованы и прионы, и многие помнят кадры в теленовостях, на которых в Великобритании сжигали зараженный крупный рогатый скот. В распространении ГЭКРС среди крупного рогатого скота виноваты люди: все дело в том, что животных кормили неправильным кормом! Туши заболевших животных перемалывали и скармливали здоровым, распространяя ГЭКРС, поскольку поставщики, упростив производственный процесс, снизили температуру инактивации потенциальных контаминантов. Некоторые клиенты полагали, что заключили выгодную сделку, и импортировали дешевый корм для крупного рогатого скота, но вместе с ним они импортировали и заболевание. Это считается одним из источников ГЭКРС в Швейцарии.

Прионы и возбудители ГЭКРС могут привести к развитию болезни Крейцфельда–Якоба, «куру» ( kuru) у человека и «скрепи» ( scrapie) у овец. Генерическое название этих заболеваний – «трансмиссивная губчатая энцефалопатия» (ТГЭ). Заболевание куру было выявлено Карлтоном Гайдузеком в Папуа – Новой Гвинее. Он считал, что развитие этого заболевания обусловлено нездоровым питанием, и связывал его с каннибализмом. Местные жители поедали своих соплеменников, причем мозг оставляли мужчинам, но именно ткани головного мозга чаще всего заражены прионами. Это ведет к инвалидности, истощению, деменции и смерти, в основном среди мужчин. Гайдузек ездил в отдаленные районы Папуа – Новой Гвинеи, имея возможность продемонстрировать взаимосвязь между каннибализмом и смертностью от этого заболевания. И, как следствие, каннибализм был запрещен. Из своих путешествий он привез в США 60 мальчиков, дал им образование, спонсировал получение ими высшего образования и отправил их обратно на родину, где они заняли высокие государственные посты. Однажды на обложке американского журнала появилась фотография Гайдузека в наручниках. Один мальчик обвинил его в сексуальных домогательствах. Роберт Галло заплатил за Гайдузека довольно крупный залог, который, однако, лишь ненадолго спас Гайдузека от тюремного заключения.