Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

НОБЕЛЕВСКАЯ ПРЕМИЯ ПО ФИЗИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЕ 2008 ГОДА

Кандидат химических наук О. БЕЛОКОНЕВА.

В 2008 году Нобелевский комитет присудил премию по физиологии и медицине за открытие вирусов, ежегодно уносящих миллионы человеческих жизней. Половина премии присуждена Харальду цур Хаузену «за открытие вирусов папилломы человека, вызывающих рак шейки матки», другую половину разделят Франсуаза Барре-Синусси и Люк Монтанье «за открытие вируса иммунодефицита человека».

Обеспечим библиотеки России научными изданиями!

РАКОВЫЙ ВИРУС

Злокачественные опухоли, развивающиеся из клеток эпителиальной ткани, довольно часто поражают половые органы и генитальный тракт как у женщин, так и у мужчин. Самая распространённая среди них — опухоль шейки матки: по уровню заболеваемости она на втором месте среди онкологических заболеваний у женщин (печальную пальму первенства держит рак молочной железы). Каждый год рак шейки матки уносит 250 тысяч жизней. Учёные давно предполагали, что рак шейки матки и другие генитальные разновидности рака вызываются каким-то вирусом, передающимся половым путём, например вирусом герпеса.

В начале 1970-х годов немецкий исследователь Харальд цур Хаузен успешно использовал для идентификации вирусов новую в то время технику гибридизации in situ (от лат. «на месте», то есть прямо на образце). Метод заключается в следующем. Молекулу РНК вируса, «меченную» флуоресцентной или радиоактивной меткой, добавляют в образец опухолевой ткани. РНК образует прочный комплекс (гибридизуется) с вирусной ДНК, содержащейся в ткани. Комплекс легко «увидеть» с помощью авторадиографии или флуоресцентного микроскопа.

Однако с герпесом у Хаузена ничего не получилось: ДНК вируса герпеса в образце опухоли шейки матки обнаружить не удалось. Поэтому учёный предположил, что рак шейки матки обусловлен не вирусом герпеса, а другим агентом — вирусом папилломы человека (HPV — human papilloma virus). Предположение неожиданное, поскольку вирус папилломы считался в то время довольно безобидным. HPV поражает эпителиальные ткани и вызывает появление доброкачественных опухолей, похожих на бородавки.

Хаузен также высказал соображение, что ДНК вируса папилломы встраивается в геном клетки «хозяина», то есть опухолевые клетки хранят генетическую информацию вируса. Причём вирус папилломы не воспроизводит в клетке свои копии, как это обычно происходит при вирусной инфекции, а как бы «спит» внутри инфицированных клеток.

В 1974 году Хаузен опубликовал данные первого эксперимента по гибридизации культуры клеток опухолевой ткани шейки матки с РНК вируса папилломы. И снова никакой ДНК вируса папилломы в опухоли он не обнаружил. Свою неудачу Хаузен объяснил тем, что существуют различные разновидности вируса папилломы, поэтому РНК одного вида не взаимодействует в ДНК вируса другого вида. Очень скоро он нашёл экспериментальные доказательства своей гипотезы.

В 1976 году гипотезу Хаузена о «папилломной» природе рака шейки матки подтвердили канадские исследователи А. Мейселс и Р. Фортин. С помощью электронной микроскопии им удалось сфотографировать вирус папилломы в опухолевых клетках шейки матки и влагалища.

В 1977 году в лаборатории Хаузена из проб бородавок выделили и идентифицировали три разновидности вируса папилломы. Через год из кондиломы получили HPV четвёртого типа, принципиально отличный от трёх предыдущих. В 1980 году группе Хаузена удалось клонировать ДНК вируса шестого типа, поражающего гениталии. Сегодня считается, что HPV 6 — основная причина генитальной кондиломы. HPV 16 был найден более чем у половины пациентов с раком шейки матки, влагалища и пениса. Затем сотрудники Хаузена клонировали ген HPV 18. Вирусы папилломы 16-го и 18-го типов, вместе взятые, «покрывают» 82% случаев генитального рака.

Вирус папилломы — маленькая двадцатигранная частица диаметром 52—
54 нм. Вирусные частицы содержат одну циклическую молекулу ДНК — около 8 тысяч пар — в оболочке из 72 белков. Сейчас известно более 100 генотипов HPV. Теперь, когда стало возможным идентифицировать все или почти все существующие в природе генотипы вируса, HPV обнаруживается у 99,7% пациенток с раком шейки матки. К счастью, в большинстве случаев вирусы уничтожаются иммунной системой до начала ракового перерождения эпителия: почти 90% инфицированных HPV 16 и 18 излечиваются в течение двух лет.

На протяжении жизни до 80% сексуально активного населения инфицируются какой-либо разновидностью HPV. Риск развития онкологических заболеваний зависит от типа вируса и генетической и иммунологической предрасположенности человека.

Как же происходит онкогенное перерождение клеток эпителия? Современные исследования полностью подтвердили гипотезу Хаузена. Вирусная ДНК встраивается в геном клеток в строго определённом месте хромосомы. В ДНК вируса папилломы имеются два генетических участка — E6 и E7. Когда вирусная ДНК интегрируется в геном клетки «хозяина», эти гены активируются и в инфицированной клетке начинают синтезироваться соответствующие белки Е6 и Е7. Они тормозят биохимические процессы, призванные бороться с раковыми клетками, тем самым провоцируя канцерогенез.

Уже создана профилактическая вакцина, которая представляет собой смесь структурных белков (без ДНК) вирусов HPV 6, 11, 16 и 18, играющих ключевую роль в развитии рака шейки матки. По расчётам, всеобщая вакцинация сможет предотвратить 70% случаев рака шейки матки. Пока не ясно, помогает ли вакцина при уже свершившемся злокачественном перерождении. Также неизвестна длительность действия вакцины — достаточно одной иммунизации или нужно вводить вакцину многократно.

БЫСТРОЕ ОТКРЫТИЕ МЕДЛЕННОГО ВИРУСА

В 1981 году в Калифорнии и Нью-Йорке появилась новая ранее не описанная болезнь. Она косила здоровых молодых людей: у них постепенно ослабевал иммунитет, и пациенты умирали от злокачественных опухолей, бактериальных инфекций, в том числе туберкулёза, аутоиммунных заболеваний. Тогда же врачи обнаружили, что у больных изменяется состав лимфоцитов — клеток крови, отвечающих за иммунитет. Болезнь назвали «Aquired Immune Deficiency Syndrom» (AIDS), что переводится на русский язык как «Синдром приобретённого иммунодефицита» (СПИД). Число больных СПИДом росло с катастрофической быстротой. В группе наибольшего риска оказались гомосексуалисты и наркоманы. Выяснилось, что СПИД передаётся половым путём, через плаценту от матери к ребенку, а также при переливании крови. Многие учёные в ту пору высказывали сомнения в том, что разнообразные симптомы, в которые вовлечены все системы организма, могут иметь одну-единственную причину.

С конца 1982 года несколько вирусологических лабораторий приступили к поиску возбудителя СПИДа. У больных СПИДом в крови быстро исчезают CD4+ T лимфоциты, поэтому логично было предположить, что именно эти клетки служат мишенью болезнетворного агента. В 1982 году группа вирусной онкологии отделения вирусологии Института Пастера (Париж, Франция) под руководством Люка Монтанье и Франсуазы Барре-Синусси занялась исследованием CD4+ T лимфоцитов у пациентов на ранней стадии СПИДа. Они обнаружили, что клеточная среда CD4+ T лимфоцитов содержит фермент — обратную транскриптазу, которая активна в так называемых ретровирусах (РНК- содержащих вирусах, способных к обратной транскрипции). Учёным сразу стало понятно, что искать нужно именно ретровирус, и открытие не заставило себя ждать. Изучая мембрану CD4+ T клеток в электронный микроскоп, учёные увидели типичные ретровирусные частицы.

В течение всего лишь одного года группа Люка Монтанье и Франсуазы Барре-Синусси выделила и охарактеризовала новый ретровирус размером 90—130 нм в цилиндрической белковой оболочке. Результаты признало научное сообщество. В 1985 году геном ВИЧ был независимо расшифрован в Институте Пастера и других научных центрах в Европе и США. Оказалось, что вирус состоит из 9 генов, кодирующих синтез 15 вирусных белков.

В 1984 году аналогичный вирус выделили в группе американского профессора Роберта Галло. Впоследствии американская и французская группы пришли к соглашению, что открытые ими вирусы относятся к одному и тому же типу, который назвали «Human Immunodeficiency Virus Type I» (HIV-I), или вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). Претензия Роберта Галло на первенство в открытии и полученный им патент на методику анализа крови на ВИЧ вызвали многолетние споры между американской и французской сторонами. В конечном итоге они разрешились признанием приоритета группы Монтанье.

Вирусы, сходные с ВИЧ, найдены у шимпанзе и горилл. Новые исследования показали, что «человеческий» возбудитель СПИДа впервые проявил себя задолго до американской пандемии начала 1980-х — между 1902 и 1921 годами в бассейне реки Конго. Самый первый случай ВИЧ задокументирован в 1959 году. С 1981 года от этой болезни умерло более 25 миллионов человек. Более 33 миллионов людей заражены ВИЧ, каждый год болезнь уносит миллионы жизней.

Быстрое выявление возбудителя СПИДа группой Люка Монтанье и Франсуазы Барре-Синусси способствовало скорейшей разработке способов борьбы с этим заболеванием. Уже существуют методы лечения, позволяющие на десятилетия отодвинуть смерть заражённого СПИДом. Имеющиеся на сегодняшний день препараты снижают скорость распространения вируса в организме, замедляют гибель CD4+ T лимфоцитов, поддерживают иммунную систему. Около 3 млн человек принимают антиретровирусные препараты, однако еще 6 млн больных в развивающихся странах нуждаются в медицинской помощи. Поэтому нельзя сказать, что глобальная эпидемия СПИДа находится под контролем.

До сих пор нет лекарства, полностью вылечивающего от СПИДа, или вакцины, которая бы уменьшала риск заражения вирусом. Прогресс в разработке вакцины ограничен недостаточным пониманием механизма развития иммунитета к ВИЧ. Сложность лечения обусловлена длительным латентным периодом вирусной инфекции. Но интенсивные исследования продолжаются, и в будущем меры борьбы со СПИДом наверняка станут доступнее и эффективнее.


Случайная статья


Другие статьи из рубрики «Люди науки»

Детальное описание иллюстрации

Харальд цур Хаузен родился в 1936 году в Германии, получил степень доктора медицины в университете Дюссельдорфа. В середине шестидесятых Хаузен переехал в Филадельфию (США), где вначале работал в Лаборатории вирусологии знаменитой Детской больницы, а впоследствии преподавал в Пенсильванском университете. В 1969 году он вернулся в Германию и стал профессором в Вюрцбургском университете, затем работал в университетах в Эрлангене и Нюрнберге, Фрайбурге и Брайсгау, с 1983 по 2003 год возглавлял Германский центр исследования рака в Гейдельберге.
Вирус папилломы (HPV) состоит из круговой молекулы ДНК в белковой оболочке. HPV инфицирует базальные клетки эпителия шейки матки, проникая туда через микротрещины. Почти 90% инфицированных излечиваются в течение двух лет, у остальных вирус начинает размножаться. Некоторые наиболее опасные разновидности вируса приводят к злокачественному перерождению ткани. Это связано со встраиванием ДНК HPV в хромосомы клеток эпителия (помечено красным) и активацией вирусных онкогенов E6 и E7.
ВИЧ относится к лентивирусам («медленным» вирусам) — подгруппе ретровирусов (РНК-содержащих вирусов, способных к обратной транскрипции). Цикл воспроизводства ВИЧ уникален: сначала происходит слияние вирусной частицы с клеточной мембраной, затем вирусная РНК копируется с помощью фермента обратной транскриптазы в вирусную ДНК, которая встраивается в геном «хозяина», чтобы произвести новые вирусные РНК. Все стадии репликации вируса стали мишенью для новых препаратов. Первые средства от СПИДа представляли собой ингибиторы обратной транскриптазы. Затем последовала разработка протеолитических ферментных препаратов, расщепляющих полипептиды оболочки, ингибиторов связывания вируса с поверхностью клетки, ингибиторов слияния вируса и мембраны, ингибиторов встраивания вирусной ДНК в геном.
Люк Монтанье родился в 1932 года в Шабри (Франция). Учился в Пуатье и в Париже, стажировался в ведущих вирусологических лабораториях Великобритании. В 1972 году был приглашён Жаком Моно, выдающимся исследователем механизмов регуляции генов, в новообразованное отделение вирусологии Института Пастера. Монтанье организовал и возглавил в институте группу вирусной онкологии, где и был впервые выделен возбудитель СПИДа. В 1993 году Люк Монтанье и генеральный директор ЮНЕСКО Федерико Майор учредили Всемирный фонд исследования и предупреждения СПИДа, который Монтанье возглавляет по сей день.
Франсуаза Барре-Синусси родилась в 1947 году в Париже. Она изучала ретровирусы в Национальном институте здравоохранения и медицинских исследований и в институте Пастера, где работает и сегодня в качестве руководителя отдела «Регуляции ретровирусных инфекций». В 1983 году Франсуаза Барре-Синусси работала под руководством Люка Монтанье и вместе с ним впервые выделила и описала ВИЧ.