"Вирусы будут продавать в аптеках" | |
С приходом весны опасность подхватить вирус гриппа не уменьшилась: организм истощен прошедшей зимой. Вирусы вызывают и множество других, гораздо более серьезных заболеваний. А почему, собственно, они это делают? Об этом в своей лекции в «Газете.Ru» рассказывает член-корреспондент РАН, профессор Вадим Агол. Долгое время преобладала точка зрения, что поскольку вирусы — это паразиты клеток животных и растений, то они должны были возникнуть после клеток. То есть вирусы — это нечто вроде сбежавших сумасшедших генов. Однако сейчас преобладает противоположный взгляд, что скорее клетки произошли от вирусов. Важный довод против того, что вирусы сбежали из клеток, заключается в том, что вирусные генетические системы существенно разнообразнее, чем генетические системы клеток. Второй довод заключается в том, что существует множество вирусных генов, которых нет в клеточных организмах. Клеточные организмы не только произошли от вирусов, но и унаследовали от них значительную часть своего генетического материала. В этом отношении интересны эндогенные вирусы, когда геном вируса интегрируется в клеточную хромосому. Так, в частности, поступают представители . Полагают, что млекопитающие унаследовали около половины своего генома от вирусов и их ближайших родственников — и сходных элементов. Часто эндогенные вирусы, которые есть в нашем геноме, белков не кодируют. Есть основания предполагать, что они участвуют в регуляции работы генов, хотя по большей части их функции неизвестны. Но кое-что очень важное мы знаем. Есть такой белок, синцитин, который кодируется одним из эндогенных ретровирусов. Этот белок необходим для слияния клеток при образовании плаценты. Это означает, что никто из нас и других плацентарных животных не мог бы появиться на свет без этого эндогенного вируса. Второй пример — это работа, выполненная большим коллективом авторов под руководством сотрудника Института биоорганической химии (ИБХ) Антона Буздина, . Она показывает, что один компонент генома эндогенного вируса контролирует экспрессию фермента пролиндегидрогеназы в ЦНС, причем в определенных ее частях. И есть основания полагать, что этот фермент принимал важное участие в развитии мозга человека. Когда возникают мутации в этом генетическом элементе, то возникают заболевания ЦНС, в том числе это может быть связано с шизофренией. Но наибольшую известность вирусы получили как патогены клеток человека, животных и растений. Хотя у вирусов нет специального желания навредить клетке и убить ее. Во многих случаях вирусы вполне мирно уживаются с клетками. Но возникает вопрос, почему же многие из них вызывают серьезные и даже смертельно опасные заболевания? Обычное объяснение заключается в том, что при заражении клетки вирус грабит ее ресурсы и направляет их на нужды собственного размножения. Однако наибольший вред, как ни парадоксально, не связан с размножением вирусов, а происходит от нерасчетливых действий хозяев, от их защиты против вирусов. Можно сказать, что человек, умерший от , погибает оттого, что его организм слишком сильно боролся с вирусом.
Был бы он поаккуратнее в этой борьбе, вероятно, бы выжил. Как клетка узнает, что в нее попал вирус? В случае РНК-содержащих вирусов основным признаком является двуцепочечная РНК, которая в клетке не образуется в таких количествах в других условиях. Эта двуцепочечная РНК говорит, что в клетку попал вирус. Узнается она, в частности, сенсорами, в числе которых специальные рецепторы и ферменты РНК-хеликазы. Сенсоры включают ряд защитных механизмов, в том числе образование интерферона. Секьюрити на службе вирусаЭто можно рассмотреть на примере , к которым относятся вирус полиомиелита, ящура и др. Среди вирусных белков можно выделить особый класс секьюрити-белков — специализированных противозащитных белков, статью о них . Они принимают участие в определении судьбы зараженной клетки. Клетка может погибнуть разными путями, в частности, это может быть или апоптоз. При апоптозе происходит деградация клеточной ДНК, а при некрозе этого нет. В зависимости от того, как клетка умрет, последствия разные. В случае некроза имеет место защитное воспаление, но распространение вирусного потомства между клетками продолжается. В случае апоптоза распространение вируса ограничено и, как правило, нет воспалительной реакции. Гибель клетки по типу апоптоза — это защитная реакция, так как при этом ограничено размножение вируса. Секьюрити-белки вируса могут препятствовать апоптозу. Еще один противозащитный механизм — нарушение ядерно-цитоплазматического транспорта. При заражении некоторыми вирусами благодаря активности их секьюрити-белков происходит повышение проницаемости ядерной оболочки и нарушается активный транспорт макромолекул из ядра и в ядро. Противозащитная роль секьюрити-белков может заключаться и в том, что они угнетают образование и действие , например, в случае вируса полиомиелита и вируса ящура. Всеобщее разоружение
А что произойдет, если одновременно выключить защитные механизмы клетки и в то же время отключить и противозащитные механизмы вируса? Это очень любопытная ситуация. Ее мы изучали на примере взаимодействия одного из пикорнавирусов — вируса энцефаломиокардита — с определенным видом клеток. Эти клетки, зараженные вирусом дикого типа, гибнут от некроза достаточно быстро. А клетки, зараженные частично разоруженным вирусом, у которого инактивирован противозащитный (в частности, антиапоптозный) лидерный белок, живут чуть дольше, но гибнут не от некроза, а от апоптоза. Третья ситуация, когда и вирус частично разоружен (инактивирован лидерный белок), и клетка частично разоружена. Клетка разоружена тем, что у нее выключен апоптозный путь путем добавления химического соединения, которое угнетает ключевые ферменты апоптозного механизма (каспазы). И что мы видим? Через 16 часов клетки явно чувствуют себя лучше, чем те клетки, которые не были разоружены, хотя вирус в них размножался так же эффективно, как и в предыдущем случае. Секьюрити-белки вируса адаптированы к противодействию защитным механизмам определенного хозяина. Поэтому смена хозяина может сопровождаться утерей противозащитных функций секьюрити-белков и, как следствие, усилением защитных реакций организма. И эта повышенная защитная активность хозяина может объяснять особую патогенность новых для него вирусов. Следовательно, это не вирус стал злее, а хозяин недотепа. История вирусов и кроликов
Другим возможным механизмом нарушения равновесия между вирусом и хозяином может быть смена вирусного противозащитного оружия. Например, утеря старого и приобретение нового секьюрити-белка. Длительная коэволюция вируса и хозяина должна приводить к снижению патогенности вируса, и это будет взаимовыгодное разоружение. Убийство хозяина не дает вирусу преимущество, и происходят взаимная коадаптация и достижение равновесия. Мой бывший аспирант Евгений Кунин вместе с другим выпускником кафедры вирусологии МГУ Валерьяном Долей о вирусоцентрическом взгляде на эволюцию, согласно которому противодействие и кооперация вирусов и их хозяев — это главный фактор эволюции и вирусов, и организмов. В общем, конечно, нужно бороться с тяжелыми болезнями, но мы должны быть благодарны вирусам за существование живой природы и наше с вами существование. Вирусное будущееВ заключение я бы добавил некий, может быть, научно-фантастический форсайт. Что можно ожидать в будущем? Несомненно, будут успехи в предупреждении и лечении вирусных болезней, это очевидно. Но вирусы будут использоваться для предупреждения и лечения других болезней, в частности инфекционных. Уже почти 100 лет назад было предложено использовать бактериофаги для лечения микробных заболеваний. Все это время, хотя какие-то препараты выпускались, пока в этом направлении нет серьезных успехов. Но такие успехи вполне можно ожидать.
Вирусы будут использоваться для лечения и неинфекционных заболеваний. В первую очередь онкологических. Уже 40 лет назад делались такие попытки, а сейчас в серьезных журналах сообщается о явных успехах в этом направлении. Можно вообразить, что вирусы будут использоваться и против других, самых разнообразных заболеваний — психиатрических, эндокринологических, гематологических, для лечения бесплодия. И вероятно, вирусы будут продаваться в аптеках, какие-то без рецептов, какие-то по рецептам. Будет развиваться синтетическая вирусология, вирусы будут использоваться для конструирования новых организмов, для чего-то полезных. Можно пофантазировать, что будут вирусы для улучшения качества жизни. Например, персонализированные вирусы против преждевременного старения, ожирения и, может быть, даже облысения. Причем в каких-то странах это будет разрешено, а в других запрещено как вмешательство в естественную природу человека. На Олимпийских играх в качестве контроля на допинг будут проверять на использование вирусов, которые способствуют силе и выносливости. Соответствующая лекция была прочитана автором на . Источник - |
Академия наук Республики Башкортостан
Государственное бюджетное научное учреждение «Академия наук Республики Башкортостан» решает задачи научного обеспечения развития Республики Башкортостан и ее многонационального народа, активно участвует в интеграции исследовательской, инновационной деятельности научных организаций, вузов и предприятий республики, укрепляет связи между наукой и образованием, развивает сотрудничество научных организаций республики с российским и мировым научными сообществами.
Сегодня Академия наук Республики Башкортостан – современное, мобильное, динамично развивающееся научное учреждение, координирующее научные исследования в Башкортостане. Вопросы интеграции фундаментальных и прикладных исследований, инновационной деятельности научных учреждений и вузов республики являются первостепенными в Академии наук Республики Башкортостан.
Пользователи могут получить оперативную и полную информацию об ГБНУ "Академии наук Республики Башкортостан" (ее структуре, учреждениях, тематике научных исследований, достижениях и открытиях, новостях и т.д.). Здесь также представлена история создания, становления и деятельности Академии наук Республики Башкортостан, информация о ее членах – известных ученых республики, страны, мира.