Имя ему СПИД: Четвертый всадник Апокалипсиса
Шрифт:
Изучение механизмов проникновения вируса в геном человека способствовало новому пониманию некоторых сложных молекулярных процессов, происходящих в клетках при различных мутациях, при репликации ДНК и при восстановлении ее целостности (репарации) в результате случайных поломок. Изучение многообразия ВИЧ, его чрезвычайной изменчивости, способности эволюционировать в каждом индивидуальном человеческом организме, по сути дела, создали новое представление о квазивидах (от латинского quasi — как будто, будто бы). Такого разнообразия раньше не наблюдали ни для одного организма в живой природе.
Широко разрекламированная полная расшифровка генома человека, завершившаяся в начале этого века, пока еще мало что дала для полного понимания функции многочисленных генов, содержащихся в нашем геноме. Мы сегодня еще не знаем даже точного числа генов, а из тех 35–40 тыс., которые предположительно имеются, нам известно в лучшем случае не более чем о 10–15 %. Над этим сейчас интенсивно работает армия ученых, использующая всевозможные сложные подходы и методы для решения этой весьма непростой задачи. И тут неожиданно «пришел» им на помощь ВИЧ. Вирус оказался идеальным объектом для нового направления в генетике — функциональной геномики. Для исследователей ВИЧ представляет собой, по сути дела, готовый эксперимент природы по максимальному мутагенезу при условии сохранения функции и репликативной способности живого объекта. Это уже было проиллюстрировано
В ходе работ по исследованию реакции клетки на ВИЧ-инфекцию были обнаружены десятки ранее совершенно неизвестных ученым генов, установлены их функции. Так, в клетках были выявлены новые важные гены, участвующие в росте и размножении (пролиферации) клеток, в процессах запрограммированной клеточной гибели (апоптозе). Основываясь на способности одного из регуляторных белков ВИЧ по имени vpr вызывать апоптоз, сейчас пытаются использовать эти свойства вирусного белка для борьбы с раком.
Наконец, делаются попытки использовать вирус в качестве «контейнера», доставляющего гены в новые клетки, т. е. для целей нового направления в молекулярной медицине — генной терапии. Этому могут способствовать отдельные уникальные свойства ВИЧ. Дело в том, что главное условие успеха при генной терапии — обеспечение эффективного встраивания «лечебного» гена в геном клеток-мишеней и высокий уровень его работы там. При этом ген должен производить соответствующий лечебный белок только в определенных клетках и должен быть безопасным, в частности не быть канцерогенным, т. е. не приводить к возникновению рака. Многим этим условиям отвечают ретровирусы, способные переносить с собой другие гены. Чтобы ретровирусы были безопасны для человека, их слегка изменяют (убирают из них все вредное). Некоторые ретровирусы эффективны только для делящихся клеток, их невозможно применять для переноса генов, например, в клетки мышечной или нервной ткани, клетки печени и легких. Исключение составляют «переносчики» (векторы), создаваемые на основе лентивирусов. Будучи одним из лентивирусов, ВИЧ вполне подходит на роль такого хорошего вектора-переносчика генов не только в делящиеся, но и в неделящиеся клетки. Это уже продемонстрировано учеными на большом числе различных моделей: на клетках, которые размножаются в пробирке (т. е. in vitro), и на лабораторных животных, таких как мыши, крысы, кролики (т. е. in vivo). К сожалению, надо признать, что пока до реального применения таких векторов с целью лечения человека еще дистанция огромного размера. Констатация этого факта не останавливает ученых в своих поисках, и нет сомнения, что задача в конечном итоге будет успешно решена.
Беспрецедентные по масштабам и финансовым вложениям исследования ВИЧ, СПИДа и всего, что им сопутствует, позволяют считать, что сегодня появилось еще одно направление науки на стыке вирусологии, медицины и молекулярной генетики, которое иногда называют спидологией, хотя, может быть, его лучше назвать спидомикой, по аналогии с геномикой, протеомикой и другими новыми направлениями, возникшими за последние годы в молекулярной генетике в результате массовой расшифровки целых геномов и белков множества различных низших и высших организмов, включая человека.
ЧАСТЬ II
ДИАГНОСТИКА И ЛЕЧЕНИЕ
Диагностика ВИЧ — разведка перед боем
Qui bene dignoscit — bene curat
Если болезнь не определена, невозможно и лечить ее.
Обнаружение вторгшегося в организм инфекционного агента, выяснение его природы — главная начальная стадия для успешного и эффективного лечения любой инфекционной болезни. Диагностика подобна разведке перед боем, без которой безрассудно и опасно вступать в сражение с противником. И чем точнее данные разведки, тем больше шансов на конечный успех сражения. В полной мере эти общие рассуждения относятся и к ВИЧ-инфекции.
Сегодня не существует такого единого теста, который бы позволял врачам ставить диагноз «СПИД», но уже создан целый ряд тестов для определения ВИЧ-инфекции. Стандартная диагностика, позволяющая обнаружить в организме наличие вируса, включает в себя обычно два этапа: установление собственно факта зараженности ВИЧ и определение стадии заболевания. За определением стадии неразрывно следует и выяснение характера течения заболевания, а затем и формирование прогноза у данного больного, а также выбор тактики и средств лечения теми средствами, которые на сегодняшний день имеются в распоряжении врачей.
Обнаружение ВИЧ-инфекции, так же как, впрочем, и любой другой вирусной инфекции, осуществляется с помощью специальных тестов на наличие одного или нескольких из четырех возможных компонентов вируса или белков крови: вирусной ДНК или РНК, вирусных белков (антигенов) или специфических антител к вирусным белкам, образующимся в организме. Все существующие тесты можно разделить на две группы: непрямые (определяющие наличие в организме человека не самого вируса, а антител к нему) и прямые (определяющие наличие в организме белков или нуклеиновых кислот, составляющих неотъемлемую часть вируса).
Мы не будем здесь пытаться глубоко проникнуть в обширнейшую область молекулярной генетики и иммунологии, а затронем лишь те моменты, которые касаются обнаружения биополимеров ВИЧ. B большинстве случаев для диагностирования инфекционного заболевания у пациента сначала берут кровь, а затем из нее выделяют сыворотку (жидкость крови без клеток), которую и используют для анализа. По этой причине последующие лабораторные реакции на наличие вирусной инфекции получили название серологических (от латинского слова serum — сыворотка). Серологические исследования ценны тем, что они помогают установлению диагноза в случае скрытого или хронического течения инфекции, когда клиническая картина смазана, расплывчата. Вот тут-то на помощь и приходят специфические антитела, антигены и гены, которые в таких случаях служат в качестве основной «улики», позволяющей установить истинное лицо проникшего в организм микроорганизма-возбудителя.
Немного истории
И. П. Павлов писал: «Медицинская деятельность — ровесница первого человека». Изначала было ясно, что нельзя лечить неизвестную болезнь. Поэтому еще в глубокой древности лекари уделяли большое внимание диагностике заболеваний. Особо отличались в этом отношении медицинские школы в Вавилоне и Ассирии. Длившийся много веков начальный период становления медицины целиком зависел от органов чувств лекаря. На их основе главным образом и ставился диагноз.
Из наблюдений и опыта тысячелетий, передававшихся из поколения в поколения людей, постепенно рождалось рациональное врачевание. Тот факт, что какие-либо случайно примененные средства или приемы приносили пользу страждущему, устраняя боль, останавливая кровотечение, облегчая состояние путем вызывания рвоты и т. п., позволял в дальнейшем прибегать к их помощи, если возникали похожие обстоятельства. Главным тогда при определении заболевания было наблюдать за патологическими проявлениями и сравнивать их с физиологическими, соотнося при этом определенное патологическое состояние пациента с ранее известными сходными патологическими состояниями. Так, уже 4 тыс. лет назад при определении болезней китайские медики придавали огромное значение исследованию пульса, различая более 500 его видов при разных патологиях. Около I тыс. до н. э. в зените расцвета медицина находилась в Древней Индии. Существовавшие тогда медицинские знания нашли свое отражение в почитаемом до сих пор на Востоке «Астрологическом календаре животных», имеющем огромное значение при диагностике заболеваний и определении индивидуальных особенностей пациентов. Главным принципом индо-тибетской медицины стало положение о единстве и целостности человеческого организма.
Продолжая традиции вавилонских, египетских и индийских врачей, основоположник современной медицины Гиппократ в V в. до н. э. развил учение о признаках болезней и диагностике. Он положил начало искусству тщательного клинического наблюдения как обязательного основания для постановки диагноза болезни. Гиппократ причислял себя к потомкам греческого бога врачевания Асклепия (в римской мифологии — Эскулап). (В античном искусстве неотъемлемым атрибутом Асклепия была змея, олицетворяющая собой мудрость, обновление и могущество сил природы. Изображение посоха, обвитого змеей, и чаши со змеей стали впоследствии основными эмблемами медицины.) Гиппократ первым поставил медицину на научные основы, выведя ее из темного мира эмпиризма.
Появление инструментальных и лабораторных методов диагностики ознаменовало наступление нового этапа в развитии медицины. Считается, что химический, а также физический анализы в практику медицины ввел знаменитый Парацельс. Дополнительная информация, недоступная ранее простому восприятию через обычные органы чувств, существенно изменила возможности точной диагностики заболеваний. Одними из наиболее значительных событий этого периода можно считать создание микроскопа и открытие рентгеновских лучей в конце XIX в.
В плане развития диагностики микробных заболеваний показательна история появления теста на туберкулез. В конце XIX в. малоизвестный тогда немецкий врач Роберт Кох много лет наблюдал за больными чахоткой. Для того чтобы обнаружить наличие у больных возбудителя заболевания, он перепробовал большое число разных красителей. И в конечном итоге чисто эмпирически подобрал и краситель, и температуру, при которой он работает. Так был создан знаменитый препарат № 271, который совершил переворот в медицине: на коричневом фоне тканей стали легко различаться «прекрасно голубые» микроорганизмы — микобактерии туберкулеза, которые современники позднее назвали «палочкой Коха», а сам Р. Кох в 1905 г. получил за это открытие Нобелевскую премию по физиологии и медицине. Кох также сформулировал действующие до сих пор критерии для определения взаимосвязи между конкретным микроорганизмом и инфекционным заболеванием, получившими название «постулаты Коха» или «триада Коха»: 1) микроорганизм должен обнаруживаться во всех случаях данной болезни, но не должен встречаться у здоровых людей или при других болезнях; 2) микроорганизм должен быть выделен из организма больного человека в чистой культуре; 3) введение чистой культуры микроорганизма в чувствительный организм должно вызвать данную болезнь.
Существенный прогресс в диагностике инфекционных заболеваний, вызываемых нашими невидимыми врагами — микробами, связан с появлением иммунологических методов анализа, создание которых стало возможным после открытия антител. Классические методы иммунохимического анализа, описанные еще в конце XIX в., основаны на образовании антителами в присутствии антигена преципитата (осадка), который появляется в результате формирования высокоспецифических комплексов «антиген-антитело». Наиболее известное достижение в начале XX в. — создание Августом фон Вассерманом в 1906 г. диагностики на сифилис, получившей в дальнейшем название реакции Вассермана, — остается до сих пор самым распространенным тестом в венерологии. Постепенно иммунологические методы совершенствовались, упрощались и в конечном итоге получили широкое распространение в медицинской практике. Детектирование образовавшегося комплекса «антиген-антитело» в растворе стали осуществлять, добавляя в один из исходных компонентов реакционной системы ту или иную «метку», по которой можно следить за ходом реакции. Весьма удобными для этой цели оказались изотопные (радиоактивные), ферментные, флуоресцентные, парамагнитные и другие метки, использование которых дало возможность увеличить чувствительность иммунохимических методов в миллионы раз, а время анализа уменьшить до нескольких часов.
Нынешний период диагностики характеризуется созданием новых сверхчувствительных методов, расширением их арсенала и внедрением разнообразного медицинского оборудования и компьютерных технологий. Современные иммунохимические методы, основанные на применении «меченых» компонентов, нашли широкое распространение для количественного определения в крови больного биологически активных соединений самой разнообразной структуры — от низкомолекулярных гормонов, онкомаркеров и лекарственных препаратов до высокомолекулярных вирусов, бактерий и даже целых клеток. Основным методом обнаружения антител стал иммуноферментный анализ (сокращенно — ИФА). Этот метод был предложен в начале 70-х гг. прошлого столетия тремя независимыми группами исследователей, работавших в Швеции, Нидерландах и США. Сегодня он стал наиболее часто используемым иммунологическим методом в любых медицинских учреждениях благодаря своей невысокой стоимости и экологической безопасности.
Широкое распространение в последние годы получил революционизирующий метод полимеразной цепной реакции (ПЦР), который по своей чувствительности намного превышает другие современные методы анализа генетического материала.
Первоначально, до того как был открыт ВИЧ, диагноз СПИДа ставили только на основании общей клинической картины. Обнаружение возбудителя заболевания в 1983 г. привело к быстрому развитию специальных методов лабораторной диагностики ВИЧ-инфекции. Уже в начале 1985 г. в США была введена обязательная проверка доноров крови на антитела к ВИЧ. А вскоре (в начале 1987 г.) первый анализ на ВИЧ был осуществлен и в России.
Рассмотрим теперь подробнее основные приемы и методы, которые сегодня применяются в практической медицине для установления наличия или отсутствия ВИЧ-инфекции. Обычно для этих целей используют уже готовые диагностические наборы (тест-системы), производимые разными фирмами, которые прошли предварительно очень строгие испытания и получили государственное одобрение на их применение в клинике.
ИФА — не прямой, но точный метод
К числу наиболее апробированных и усовершенствованных непрямых методов диагностики ВИЧ-инфекции относится метод, позволяющий обнаруживать в организме не сам ВИЧ, а антитела к его антигенам, которые появляются в крови у ВИЧ-инфицированных пациентов. Иммунная система организма почти сразу реагирует на присутствие чужеродного врага, выпуская против него снаряды-антитела. Вот их-то и пытаются в первую очередь обнаружить медики, используя для этой цели специальные диагностикумы (тест-системы), основанные на так называемом иммуноферментном анализе (сокращенно ИФА). Из названия следует, что в этом анализе используется два типа реакций: иммунологическая и ферментативная.