Вірусотерапія
Ще нічого не знаючи про віруси як такі, людство отримало перший досвід боротьби з ними 3500 років тому в Стародавньому Китаї. Було помічено, що люди, які перенесли легку форму віспи, надалі ніколи більше нею не хворіли.
Початок ери вірусотерапії припадає на кінець 90-х років ХХ століття, коли двома незалежними групами науковців з Каліфорнії, було повідомлено про результати тривалих досліджень. У повідомленнях йшлось про те, що за допомогою аденовірусів вдалось цілеспрямовано знищити ракові пухлини, вирощені у культурі й імплантовані піддослідній миші. Найцікавіше те, що аденовіруси – це збудники відомого всім нам нежиттю, а у наукових колах ці віруси добре знайомі у молекулярних дослідженнях, оскільки вчені використовують їх модельні об’єкти й для переносу генів.
Фаги(віруси бактерій)
Схема будови фага
.
Особливою групою мікроорганізмів є фаги — віруси бактерій. Вони побудовані складніше, під електронним мікроскопом видно, що вони мають форму коми чи булави розмірами в 5—6 нм. Складаються з голівки, стрижня, всередині якого є спеціальні скоротливі білки, і кількох відростків (мал. 50).
Об'єктом паразитизму фагів є бактерії. За допомогою відростків фаг прикріплюється до оболонки клітини і шляхом «ін'єкції» вводить свою ДНК всередину бактерії, що спричинює синтез нових ДНК бактеріофага. Через ЗО—40 хв. бактеріальна клітина розривається і з'являються сотні нових фагів, здатних заразити інші бактерії.
Фаг вражає як патогенні, так і непатогенні бактерії, тому вважалося, що його можна використовувати для лікування інфекційних хвороб. Але виявилося, що всередині людського організму фаг втрачає свою активність. Тому його можна застосовувати лише для діагностики бактеріальних інфекцій.
Пріони
Близько 15 років тому в Англії тисячі корів вразила смертельна хвороба. Захворювали нею переважно тварини старші чотирьох років. Симптоми різноманітні. По-перше – нерівна кульгуюча хода. На останній стадії хвороби корова взагалі не може піднятися – відмовляють задні ноги. По-друге, у тварини зменшується вага , знижуються надої молока, але найголовніше, міняється поведінка корів – вони стають неспокійними, боязливими (хворі корови особливо бояться вузьких проходів, коридорів і загород), агресивними, прагнуть відокремитися від стада, різко реагують на світло, звук, дотик. Загалом, поводяться як тварини, заражені вірусом сказу. Звідси і побутова назва захворювання – коров’ячий сказ. Та виявилося, що”нова” страшна хвороба до “справжнього” сказу ніякого відношення не має.
Дегенеративні хвороби, при яких мозок руйнується, перетворюючись на якусь подібність до губки, відомі давно. У хворих тварин на зрізі мозку під мікроскопом видно вакуолі – мікроскопічні пори. Хворий мозок нагадує пористу губку, звідси виникла наукова назва цієї групи захворювань – губоподібна енцефалопатія. Губкоподібною енцефалопатією хворіють корови, вівці, кози, гризуни і навіть кішки. Тварина гине від повного руйнування мозку. 8
Аналогічні хвороби, правда надзвичайно рідко, зустрічаються і у людей: хвороба куру (поширена серед папуасів Нової Ґвінеї) і хвороба Крейтцфельдта-Якоба. Остання відома з минулого століття, і вражає вона приблизно одного з мільйона людей літнього віку. Спочатку у хворого порушується координація рухів, потім наступає повна втрата пам’яті. У результаті хворий вмирає. Учені давно зрозуміли, що збудник губкоподібної енцефалопатії “живе” в головному і кістковому мозку тварин і людей. Найбільша концентрація збудника інфекції – в довгастому і середньому відділах головного мозку. У м’ясі вона набагато нижча. Звідки ж узялася епідемія? Чому ж рідкісна хвороба раптом прийняла характер коров’ячої епідемії? Приблизно вісім років тому учені висловили припущення, що основне джерело зараження великої рогатої худоби в Англії – м’ясо-кісткове борошно, що виробляється з туш овець і додається в корми. Правда, кісткову муку додавали в коров’ячий раціон і 50 років назад, а епідемія коров’ячого сказу вибухнула лише недавно. Вся річ у тому, що 15 років тому у Великобританії була змінена технологія переробки туш овець на кісткову муку – опущені деякі стадії високотемпературної обробки. В результаті цього збудник зберіг свою активність і корови масово захворіли губкоподібною енцефалопатією. Швидше за все, коров’ячий сказ передається через корм, а не від однієї тварини до іншої безпосередньо. Тому в стаді іноді хворіють всього лише одна, дві корови. Але велика вірогідність того, що хвороба передається від батьків до дітей.
Коров’ячий сказ – хвороба англійська, і вмирають від неї переважно англійські корови. Пік захворюваності припав на 1992 рік, тоді в Англії загинули десятки тисяч тварин. Було вжито заходи – кісткову муку більше в корм не додавали, хворих тварин знищували, їх м’ясо не використовували. Хвороба пішла на спад в Англії, але проте окремі випадки коров’ячого сказу були зареєстровані в інших країнах Західної Європи. Гірше за те – в 1995 році вперше від нової хвороби, дуже схожої на хворобу губкоподібної енцефалопатії, в Англії почали вмирати люди. На відміну від “класичної” хвороби Крейтцфельдта-Якоба нею захворювали переважно молоді люди віком до 30 років. Офіційна причина – вживання в їжу яловичини, зараженої коров’ячим сказом. На сьогоднішній день померли більше 80 хворих. Проте прямого доказу того, що люди заразилися саме через м’ясо й досі немає.
Відносно невелике число потерпілих від губкоподібної енцефалопатії – слабка утіха. Учені побоюються, що число хворих може різко зрости за рахунок тих, хто їв яловичину ще до введення санітарної експертизи на м’ясокомбінатах Західної Європи – інкубаційний період коров’ячого сказу у корів складає від трьох до восьми років. Передбачається, що у людей він може бути і тривалішим – до 30 років. У деяких країнах ті люди, які в пік
захворюваності губкоподібної енцефалопатією жили в Англії, знаходяться
під медичним контролем, оскільки у них залишається вірогідність захворіти хворобою Крейтцфельдта-Якоба.
Довгий час, не зважаючи на зусилля багатьох наукових колективів, знайти збудника коров’ячого сказу не вдавалося. Інфекційні хвороби викликаються або вірусами, або мікроорганізмами – бактеріями, мікробами, грибками. Але у випадку з коров’ячим сказом ні вірусу, ні мікроба не виявлено. У 1982 році американський біохімік Стенлі Прузінер опублікував роботу, в якій вперше припустив, що коров’ячий сказ і інші види губчастоподібної енцефалопатії викликає білкова молекула, що згорнулася незвичайним чином. Він назвав її “прион”.
Пріон – це звичайний білок. Він є у кожного з нас на поверхні нервових клітин. У своєму нормальному стані його молекула скручена таким чином, що забезпечує функціонування нервових клітин. З якоїсь – незрозумілої досі, причини вона може розкрутитися і придбати “неправильну” просторову конфігурацію. “Неправильні” розпрямлені молекули прионів легко склеюються одна з іншою, на нервовій клітині утворюються білкові бляшки, і клітина гине. На місці загиблої нервової клітини утворюється порожнина заповнена рідиною. Поступово весь мозок перетворюється на дірчасту субстанцію, схожу на губку, і людина або тварина гине.
Причиною хвороби Крейтцфельдта-Якоба може бути спадкова схильність. Невелика помилка в нуклеотидній послідовності гену, що кодує прион, викликає синтез “неправильних” білкових молекул з “розкрученою” конфігурацією. Ймовірно, такі аномальні приони у людини і тварин за наявності генетичної схильності накопичуються з віком і у результаті викликають повне руйнування нейронів головного мозку. Вважається, що при попаданні в організм людини або тварини хоч би однієї розкрученої молекули приона веде до того, що всі інші “нормальні” приони починають розгортатися аналогічним чином. Яким чином “ненормальна” молекула приона розгортає нормальну, невідомо. Учені шукають молекулу-посредника в цьому ланцюзі хімічних реакцій, але поки безуспішно.
Для наукової громадськості все вище сказане до цих пір звучить неправдоподібно. Такого, щоб звичайна молекула, що не містить генетичного матеріалу, передавала інформацію іншим білкам – викликала інфекційне захворювання, – ще не спостерігалося. Це було схоже на переворот в біологічній науці, на перегляд основних уявлень про механізм передачі інформації. Тому, навіть не дивлячись на явний недолік доказів прионної моделі губкоподібної енцефалопатії, Прузінер в 1997 році отримав за своє відкриття Нобелівську премію, що привернуло до проблеми коров’ячого сказу нові наукові сили і фінансову підтримку. Хоча вивчати аномальні приони вельми складно, оскільки вони нерозчинні і стійкі до дії ферментів, є надія, що незабаром загадкова хвороба буде підвладна людині. А можливо, нам загрожує біда ще дужча від СНІДу – до нового інфекційного білка не
тільки вакцину не підбереш, він ще й на диво стійкий до будь-якого роду дій, та і механізм передачі інфекції поки що не зовсім зрозумілий.
Після того, як було показано, що губкоподібна енцефалопатія викликається прионами, для встановлення діагнозу стало можливим не просто досліджувати зріз певних ділянок головного мозку на наявність порожнеч, але і визначати сам збудник захворювання. Біохімічними методами виділяють прионні білки і вивчають їх під електронним мікроскопом – якщо молекули їх склеєні між собою, утворюють нитки, то наявність патогенних прионів в мозку сумніву не підлягає. Імунологічні методи детекції з використанням специфічних антитіл до “розкручених” патогенних прионів чутливіші, ніж електронна мікроскопія. Суть їх в наступному: якщо антитіла взаємодіють з білками, виділеними з головного мозку, – патогенні приони в ньому є, а якщо реакція не йде – збудників губкоподібної енцефалопатії в мозку немає. Найбільша складність визначення полягає в тому, що аналіз проводиться виключно на мозку забитих корів. Тобто поки немає можливості проводити дослідження на живих тваринах. Останніми роками був розроблений метод діагностики хвороби Кейтцфельдта-Якоба у людей. Використовують антитіла до аномальних прионів. Реакцію проводять, відбираючи проби спинномозкової рідини або роблячи зріз тканини з миґдалин.
На крупних м’ясокомбінатах в Західній Європі імунологічний аналіз проводять за 10 годин, тобто за той час, поки туша готується до переробки. Якщо ж все-таки патогенні приони виявлені, тушу спалюють при високій температурі. За останніми даними, для повного знищення збудника коров’ячого сказу потрібна температура не менша 1000 градусів! Тим часом будь-яка бактерія легко знищується простим “кип’ятінням” в автоклаві протягом п’яти хвилин при 120 градусах. На перший погляд стійкість “неправильних” прионів здається фантастичною. Хоча з наукової точки зору пояснити цей факт можна. Адже втрата активності білка означає зміну його в просторовій конфігурації. Але патогенний прион вже “розгорнений”, він вже втратив природну структуру, так що для нейтралізації його патогенної активності потрібні радикальніші заходи, ніж нагрівання вище 100 градусів.
Діагностувати хворобу після смерті тварини – це далеко не все. Важливо також упевнитися у відсутності збудника коров’ячого сказу в тому, що поступає до нас з-за кордону імпортному м’ясі, кормах і кормових добавках. І ось з цим-то якраз найбільші труднощі. Наявність патогенних прионів в м’ясі визначити неможливо – діагноз ставиться виключно при дослідженні головного мозку відразу після забою тварини. Тому контроль м’яса і м’ясопродуктів може зводитися і зводиться лише до заборонних заходів: пускати – не пускати…