Чистка призового класса. Как шимпанзе, бактерии и смекалка ученых помогли открыть вирус гепатита С (и спасти миллионы жизней)

История о войне человечества с вирусом гепатита С начинается раньше, чем лауреаты нынешней премии сделали свои первые исследования – вот только до появления этих работ люди даже не знали, с чем именно они сражаются. Было лишь известно, что это нечто убивает, например, людей, которые, казалось, уже были спасены благодаря переливанию крови, но затем, спустя несколько лет, почему-то погибали от хронического поражения печени. Медики и ученые пытались наладить технологию переливания крови минимум с XVII века – но долгое время у них ничего не получалось: большинство больных, получивших чужую кровь, умирали. В самом начале XX столетия австрийский врач и иммунолог Карл Ландштайнер открыл группы крови и пагубные последствия от их смешения. Он удостоился Нобелевской премии, а спасительная практика наконец стала рутиной – но, увы, от 2 до 5% реципиентов (а иногда и намного больше) впоследствии заболевали хроническими гепатитами, которые часто оказывались смертельными.

В конце 1960-х американский врач и ученый Барух Блумберг, основываясь на недавно появившихся данных, определил, что гепатиты может вызывать новый вирус, названный вирусом гепатита B (это был второй известный вирус, вызывающий поражения печени, и ученые решили именовать их по алфавиту в порядке обнаружения). Довольно быстро исследователи разработали тест-системы, определявшие, есть ли в крови этот вирус, врачи стали изымать такую кровь из банков, Блумберг тоже получил Нобелевскую премию – однако число гепатитов у тех, кто пережил переливание крови, сократилось всего на 20%.

В течение следующего десятилетия ученые убедительно доказали, что поражения печени не вызываются ни какой-нибудь неизвестной разновидностью вируса гепатита В, ни вирусом гепатита А. Загадочный патоген назвали довольно прямолинейно: non-A, non-B hepatitis (NANBH), то есть «гепатит, но не А и не B». Исследователи, конечно, подозревали, что это тоже какой-то вирус (а не, скажем, токсин или бактерия), однако выделить его у них никак не получалось. И тогда Харви Альтер, врач, принимавший участие в «поимке» гепатита В, а теперь работавший в одном из американских банков крови, пошел другим путем. Он решил найти животное, которое бы тоже заражалось неизвестным инфекционным агентом. Используя животную модель, он надеялся как следует изучить повадки патогена и может быть даже выделить его в чистом виде. Единственными существами, кроме человека, у которого после введения зараженной крови тоже развивалось поражение печени, оказались шимпанзе.

Получив стабильно воспроизводящийся резервуар инфекции, Альтер и коллеги смогли не только лучше описать динамику развития болезни, но и исследовать характеристики зараженной крови. Хотя выделить вирус по-прежнему не удавалось, по изменениям различных параметров ученые смогли примерно описать его – например, они установили, что он окружен липидной мембраной, а диаметр вирусной частицы составляет от 30 до 60 нм.

Но для окончательной уверенности нужен был сам вирус. Выделяться NANBH упорно не желал, но биолог Майкл Хьютон, работавший на фармацевтическую компанию Chiron, придумал, как можно обхитрить его. Хьютон решил получить не вирусную частицу целиком, а только ее геном. Идея была проста: добыть как можно больше фрагментов ДНК зараженных клеток (гепатит С – РНК-содержащий вирус, но ученые работали со специально созданными ДНК-копиями его генома) и найти среди них те, которые не принадлежат обезьяне (Хьютон работал с животной моделью, созданной Альтером). Сегодня это можно сделать за несколько недель, но в начале 1980-х, когда Хьютон и его команда проводили свои эксперименты, ни геном обезьяны, ни геном человека расшифрованы не были, поэтому канадский специалист использовал очень изобретательную схему. Получив множество фрагментов ДНК и сложным способом «обогатив» свою коллекцию кусками, потенциально содержащими геном вируса, ученый «вклеил» каждый из них в геномы бактерий. Затем ученые нанесли на выросшие из этих бактерий колонии сыворотку крови людей с патологиями печени, вызванными NANBH. Они предположили, что, если в какую-то из бактерий все же попал вирусный геном, антитела, выработанные в организме зараженных загадочным вирусом пациентов, среагируют на них. Первые примерно 999 999 попыток успеха не принесли – но миллионная проверенная колония дала сигнал.

«Вытащив» заветную ДНК из бактерий, ученые исследовали ее – насколько позволяли тогдашние методы молекулярной биологии – и установили, к какой группе вирусов принадлежит NANBH (РНК вирусы из группы флавивирусов). Кроме того, они доказали, что синтезируемый с соответствующей этой ДНК вирусной РНК белок вызывает реакцию антител только при добавлении крови обезьян, зараженных NANBH, но не вирусами гепатита А или гепатита В. Таким образом Хьютон и коллеги окончательно доказали, что NANBH – совершенно отдельный вирус.

Но когда другие специалисты попытались вызвать у шимпанзе болезнь, вводя им в печень РНК нового вируса – у них ничего не получилось. Последнее решающее доказательство, что именно NANBH вызывает гепатиты, отсутствовало. Добыть его смог Чарльз Райс. Ученый исходил из знания о том, что вирусы при копировании собственных геномов часто допускают ошибки. Возможно, тот вирусный клон, который Хьютон обнаружил, перебрав миллион колоний, является «нерабочим» как раз из-за такой ошибки. Райс изучил последовательность РНК, предположил, где именно могут быть такие ошибки, и исправил их. Ученый безжалостно ввел «починенную» РНК в печень обезьянам – и они заболели.

Дальше доказывать что-то было не нужно: работы трех нынешних лауреатов не оставили возможности для альтернативных трактовок. Гепатиты при переливании крови, не содержащей вирус гепатита В, вызывает еще один вирус, бывший NANBH, а теперь гепатит С. Очень быстро были разработаны тесты, определяющие, есть ли в крови этот вирус – и это сократило число получаемых при переливании крови гепатитов до «несерьезных» значений. Зная, что представляет собой вирус, множество исследовательских команд занялось созданием лекарства – и хотя этот процесс занял долгие годы, сегодня терапия, помогающая большинству зараженных, найдена.

Работа по поиску вируса гепатита С – пример классического вирусологического исследования, выполненного по всем правилам научной работы. Совместно исследования трех лауреатов не оставили никаких сомнений в том, что смертельную болезнь вызывает именно этот конкретный вирус (к тому же, хорошо охарактеризованный в ходе экспериментов). С другой стороны, работы нобелиатов позволяют оценить, какой гигантский прогресс проделала вирусология и молекулярная биология с конца 70-х. Сегодня все то же самое можно было бы исследовать за несколько месяцев, максимум, за пару лет. Но кристальная логика открывателей вируса гепатита С и железная последовательность, с которой они одну за одной исключали альтернативные гипотезы, по-прежнему остаются образцом для подражания. Более того, как раз благодаря возможности быстро получать множество самых разных данных сегодня многие ученые как будто разучились мыслить так же четко и ясно, как Альтер, Хьютон и Райс, и столь же тщательно продумывать свои эксперименты. А жаль.