Далеко не все виды оспы ликвидированы. Опасны ли для человечества последние оставшиеся вирусы натуральной оспы? Или нам даже грозит новая волна оспы из мира животных?
Натуральная (или черная) оспа, одно из самых опасных инфекционных заболеваний в истории человечества, считается ликвидированной с 1980 года. Всего лишь в двух лабораториях в мире еще хранятся живые вирусы натуральной оспы. Потенциальные аварии, случающиеся в мире, порождают опасения, что опасные вирусы могут однажды вырваться наружу — в результате намеренных действий или случайно. Почему же Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) до сих пор их не распорядилась их уничтожить?
Авария в специализированной лаборатории не всегда влечет за собой «красный» уровень опасности
На шестом этаже российского Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии («Вектор») в западносибирском поселке Кольцово недавно взорвался газовый баллон. Огонь охватил площадь в 30 квадратных метров — так было написано в кратком сообщении для прессы, распространенном институтом. Пострадал один человек. Пожар был быстро потушен и, вероятно, не привлек бы особого внимания средств массовой информации, если бы в лаборатории не хранились опасные для жизни вирусы. Помимо вирусов лихорадки Эбола и гепатита, там находятся две последние группы вирусов натуральной оспы. И хотя в сообщении для прессы утверждалось, что в пострадавшей части здания «не хранились биологические материалы», опасения остаются. Ведь в советское время команда лаборатории «Вектора» работала над созданием биологического оружия. Как США, так и в России во время холодной войны исследовали возможность применения вирусов натуральной оспы в качестве оружия.
Могут ли при подобной аварии опасные вирусы — в особенности вирусы оспы — попасть в окружающую среду и заразить людей? Андреас Нитше (Andreas Nitsche), руководитель отдела высокопатогенных вирусов в Институте имени Роберта Коха в Берлине, считает это в высшей степени маловероятным. «Лаборатории сконструированы таким образом, что даже в экстремальных ситуациях ничего произойти не может». Кроме того, при температуре от 100 градусов и выше большинство вирусов погибают. Пламя горелки Бунзена, с которым скорее всего можно сравнить горение газового баллона, разогревается до 1500 градусов Цельсия. От пробирки с вирусами натуральной оспы ничего инфекционного не останется, уверен Нитше.
Все предметы, которые покидают лабораторию биологической безопасности высшей степени защиты после контакта с вирусами, согласно стандартным правилам, проходят через автоклавы, где их стерилизуют при температуре от 121 до 134 градусов и обрабатывают паром под давлением. Благодаря этим и другим строгим правилам опасные вирусы не могут случайно оказаться за пределами таких лабораторий, как в «Векторе». «Пока сотрудники соблюдают эти правила, лаборатории на 100% безопасны», — заявляет вирусолог Нитше.
Более вероятной Нитше считает ситуацию, когда старые пробы вирусов натуральной оспы обнаруживаются вне стен специализированных лабораторий, как это случилось, например, в июле 2014 года. Тогда шесть пробирок с возбудителями оспы, замороженных сухим способом, были найдены на старом складе американского Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA). С тех пор как в 1980 году болезнь была побеждена во всем мире, все имеющиеся запасы возбудителей натуральной оспы хранятся под строгим контролем Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) всего лишь в двух лабораториях: российском «Векторе» и Центре по контролю и профилактике заболеваний в США.
Герман Майер (Hermann Meyer), профессор мюнхенского Института микробиологии бундесвера, не видит в хранящихся в специальных лабораториях штаммах вирусов опасности для человечества. По его словам, в этих лабораториях действуют соответствующие правила допуска и надзора, а персонал обучен и проверен на благонадежность. И хотя злоумышленник, сам работающий в лаборатории, может преодолеть эти преграды, это крайне маловероятно.
Почему вирусы натуральной оспы еще существуют
«Если эти вирусы попадут не в те руки, они могут стать опасными», — говорит Томас Мертенс (Thomas Mertens), вирусолог и председатель Постоянной прививочной комиссии (STIKO). В лаборатории вирусы натуральной оспы относительно легко размножить, и с ними нетрудно обращаться. Кроме того, возбудители этой болезни весьма устойчивы. Даже высохнув, они могут, например, в корках кожи больных, жить месяцами и даже годами.
Эта зачастую смертельная болезнь передается воздушно-капельным путем от человека к человеку, например, при кашле. Даже пыль, содержащая вирусы, может привести к заражению. Но чтобы создать террористическое биологическое оружие, нужно обладать соответствующей технологией его распространения, считает Мертенс.
Самое опасное в вирусах натуральной оспы — в том, что сегодня практически никто против них не привит. С тех пор как оспа — кстати, первой из инфекционных заболеваний — была побеждена во всем мире, выросло целое поколение, не вступавшее в контакт с соответствующей вакциной. То есть люди не подготовлены к аварии, саботажу и тем более к террористическому акту, в котором могут быть использованы вирусы натуральной оспы.
Правда, после террористической атаки 11 сентября все индустриальные страны обзавелись запасами соответствующей вакцины. Но развивающиеся страны не могут позволить себе таких мер безопасности. На крайний случай ВОЗ запаслась 2,4 миллионами доз вакцины и разработала план действия. Пять стран-членов ВОЗ — Франция, Германия, Новая Зеландия, Великобритания и США — обладают, кроме того, дополнительным запасом в 31 миллион доз. Но ВОЗ подчеркивает, что этого количества недостаточно, чтобы привить все население Земли. Этого запаса хватит лишь для оперативной реакции на вирус, и он будет служить образцом для фармацевтических фирм, которым придется возобновить производство вакцины.
Вот уже много лет в ВОЗ спорят, не следует ли уничтожить последние вирусы натуральной оспы. Многие видят в уничтожении этих штаммов логичный финальный шаг в деле изгнания этого инфекционного заболевания с нашей планеты. По мнению Мертенса, нет разумных причин продолжать хранить вирусы натуральной оспы, способные вызвать болезнь. Майер того же мнения: «Все необходимые работы со способными к размножению вирусами натуральной оспы завершены». Действенность антивирусных препаратов доказана, человеческий организм способен с помощью прививок вырабатывать эффективные антитела.
Чтобы вирусы были уничтожены, члены Всемирной ассамблеи здравоохранения, высшего руководящего органа ВОЗ, должны единогласно проголосовать за подобную меру. Но решение постоянно откладывается и затягивается. Потому что не всё так просто: как всегда, и в этом деле есть убедительные контраргументы.
«Есть много невыясненных вопросов, на которые нам бы хотелось получить ответы», — объясняет Нитше. Он — член Консультативного комитета по исследованию вирусов натуральной оспы, который решает, какие опыты с оставшимися штаммами можно проводить. По словам Нитше, он может понять коллег, которые хотят продолжать исследования вирусов натуральной оспы. И хотя оспа побеждена прививками, многого о болезни узнать не удалось. Нитше уверен, что будет лучше путем тщательно контролируемых экспериментов накапливать знания, а не считать себя в безопасности и в случае неожиданной новой вспышки заболевания оказаться неподготовленными.
Он говорит, что для исследователей и врачей до сих пор остается загадкой, почему заболевание развивается синхронно по всему телу. На каждом участке тела пациента, где появилась характерная сыпь, в один и тот же момент возникают пустулы, наполняющиеся жидкостью, а затем также одновременно образующие корку. При других болезнях, например, ветрянке, на разных участках тела, как правило, наблюдаются разные стадии заболевания.
Чтобы получить от ВОЗ разрешение на исследовательский проект, надо, чтобы предложенные работы сулили явный прогресс в терапии, диагностике или профилактике натуральной оспы. Большая проблема в том, что эффективность новых антивирусных субстанций или вакцин нельзя проверить в клинических условиях. Пациентов просто больше нет. Поэтому — за исключением защитной вакцины — в Германии нет разрешенных медикаментов от оспы. Только в США недавно на рынке появилось активное вещество тековиримат. Два миллиона доз созданного на его основе препарата TPOXX лежат там на складах на случай возможной биологической атаки с использованием вирусов натуральной оспы. Так как активное вещество поражает протеин, содержащийся во всех ортопоксвирусах, оно не дает им распространиться по организму. Макаки и кролики, инфицированные обезьяньей и соответственно кроличьей оспой, остались живы после терапии тековириматом. Эти данные представила команда ученых фирмы, производящей медикамент. Сработает ли TPOXX и на людях, инфицированных вирусом натуральной оспы, не знает никто. Во всяком случае у здоровых людей препарат не вызвал никаких серьезных побочных явлений.
Благодаря современной генной инженерии вирус натуральной оспы сегодня довольно легко воспроизвести в лабораторных условиях. Группа ученых под руководством канадского микробиолога Дэвида Эванса (David Evans) в университете города Альберта вновь пробудила к жизни вирус лошадиной оспы, которая также больше не встречается в природе. Делать то же самое с вирусом человеческой оспы категорически запрещает ВОЗ. Для всех работ над ДНК вирусов натуральной оспы организация определила строгие правила.
Например, нельзя — за пределами сотрудничающих с ВОЗ исследовательских центров в США и России — иметь в наличии более 20% генома вируса натуральной оспы, причем отдельные экземпляры ДНК не должны быть длиннее 500 пар оснований. Возможно, это слишком мало, чтобы найти решающие места в ДНК оспы и сделать какие-то выводы. Нитше говорит, что понимает обе стороны — и исследователей оспы, и учреждения здравоохранения, настаивающие на окончательном уничтожении последних вирусов вариолы в интересах общественного блага.
Оспу могут вызвать не только вирусы натуральной оспы
Нитше не устается удивляться, как мало людей — в том числе и врачей — знают, что вирусы оспы все еще существуют. «Их никогда не удастся уничтожить полностью», — говорит вирусолог. Потому что, в отличие от вирусов натуральной оспы, которые поражают исключительно людей, другие вирусы оспы, то есть представители рода ортопоксвирусов, имеют значительно более широкий спектр носителей: они инфицируют различных животных. Прививка, защищающая от «настоящей» оспы, защищает и от других ортопоксвирусов. Из-за побочных явлений — и отсутствия необходимости — сегодня практически никого не прививают против натуральной оспы. Но вот уже несколько лет регистрируются случаи заражения людей оспой животных.
В то время как инфекции, полученные от коров, лошадей, а также буйволов, у людей, как правило, вызывают лишь безобидную сыпь на коже, инфицирование обезьяньей оспой может закончиться смертью. Вирусологи называют эту болезнь «маленькой кузиной» натуральной оспы. Впервые этот вирус был обнаружен в 1957 году у обезьян, живущих в неволе. Но, вероятно, не они являются главными носителями, а грызуны, такие как белки и крысы.
В период с 2017 по 2018 год население Нигерии пережило самую большую задокументированную вспышку обезьяньей оспы в мире. Согласно данным Института имени Роберта Коха, в стране было зарегистрировано 262 подозрительных случаев, из которых 113 подтвердились в лаборатории. Семь человек погибли. Возможно, вирус обезьяньей оспы стал всё чаще передаваться людям, потому что они интенсивно вырубают леса и выращивают там пищевые культуры. В ходе одного из исследований установили, что люди в Западной и Центральной Африке, где зарегистрировано большинство случаев заражения, часто употребляют в пищу грызунов, которых находят мертвыми в лесу.
Сама возможность диагностирования болезни в значительной степени зависит от наличия необходимого лабораторного оборудования, то есть от инфраструктуры. Обезьянья оспа встречается, как правило, в отдаленных районах, поэтому трудно оценивать настоящее число заболевших. Благодаря импорту грызунов, а также инфицированным путешественникам, возможны случаи заболевания обезьяньей оспой и за пределами африканского континента, например, в США, Великобритании, Израиле и Сингапуре. Однако риск, что болезнь занесут из Африки в Европу, Нитше оценивает как незначительный. «Это может произойти, но такое случается крайне редко и, как правило, быстро обнаруживается», — говорит он.
Нитше вот уже 17 лет работает с вирусами оспы и руководит Немецкой консилиумной лабораторией при Институте имени Роберта Коха в Берлине. Это одна из немногих лабораторий в Германии, способных диагностировать вирусы натуральной оспы. Кроме того, там исследуют вирусы коровьей и обезьяньей оспы, а также вирусы параоспы, которые встречаются у множества других животных.
«Чем меньше круг носителей вируса, тем вирус более патогенен», — объясняет Нитше. Вирусы натуральной оспы встречаются только у человека, и они крайне опасны: заражение в 30-50% случаев оканчивается смертью заболевшего. А вот коровья оспа, чей спектр носителей невероятно широк, для каждого отдельного носителя, как правило, безобидна. По всему миру зарегистрировано не более трех случаев с летальным исходом.
Однако внутри одного вида вирусов, например, обезьяньей оспы, могут существовать различные подвиды. Западноафриканский вирус обезьяньей оспы не так опасен для человека, как центральноафриканский, объясняет Нитше. Причины до конца не выяснены. Важно определить, какие генетические изменения помогают вирусу лучше приспособиться к носителю и стать для него опасным, чтобы бороться с глобальными эпидемиями, а в идеале их предотвращать. Ведь и вирус натуральной оспы не с самого начала был (только) у человека — он «перепрыгнул» на него с животных, предположительно грызунов. Чтобы исследовать в том числе и эти взаимосвязи и выявить точное происхождение вируса, важно сохранить способные к размножению вирусы натуральной оспы.
Коровья и лошадиная оспа помогли победить эпидемии
Помимо чумы и холеры, оспа была одним из самых страшных заболеваний в истории человека. Среди ее жертв в XVIII и XIX веках — в период расцвета оспы — были и такие знаменитости, как Вольфганг Амадей Моцарт, Иоганн Вольфганг фон Гёте и Фридрих Шиллер. Последняя большая эпидемия разразилась после германо-французской войны 1870-1871 годов. Тогда умерли приблизительно 180 тысяч человек — в четыре раза больше, чем в целом погибло на войне. В 1977 году натуральной оспой заболел сомалиец Али Маов Маалин. Он остался жив и вошел в историю как последний человек, инфицированный этим вирусом.
Обычно первые симптомы заболевания появляются на 12-14 день после заражения. Заболевшие страдают, как правило, от жара и озноба и чувствуют себя разбитыми. Делать прививку на этой стадии однозначно поздно. Спустя пару дней к симптомам прибавляется сыпь, прежде всего на лице, руках и ногах. В азиатских странах веками было принято обрабатывать здоровых людей гнойными выделениями из пустул больных оспой. «Привитые» таким образом люди переносили заболевание относительно легко и до конца жизни сохраняли иммунитет к оспе.
А у британского сельского врача Эдварда Дженнера (Edward Jenner) появилась другая идея. Он заметил, что люди, переболевшие подхваченным от коров похожим на оспу заболеванием, становились невосприимчивыми и к натуральной оспе. Как правило, это были крестьяне, заразившиеся вирусами во время дойки коров. Их болезнь протекала легко, пустулы обычно возникали только на кистях рук.
В 1796 году Дженнер решился на смелый эксперимент: он надрезал пустулу заболевшей коровьей оспой доярки и перенес полученную оттуда жидкость в надрез на коже на руке восьмилетнего мальчика. Ребенок заболел легкой формой оспы. Но он остался здоровым и после того, как Дженнер таким же образом внес в его организм вирусы, полученные от больного натуральной оспой.
Поначалу люди отнеслись к этому делу скептически, некоторые даже опасались, что из-за обработки коровьими вирусами они сами превратятся в коров. Но метод Дженнера оказался успешным. Сам того не осознавая, Дженнер придумал вакцинацию (от латинского слова vacca — корова). Действительно ли он использовал для своего эксперимента вирусы коровьей оспы в качестве вакцины или взял лошадиную оспу, неизвестно. Исследования ранних противооспенных вакцин, в которых участвовал в Нитше, показали, что они, помимо вирусов, как ожидалось, коровьей оспы, содержали и возбудители лошадиной оспы.
В конце концов натуральная оспа была окончательно ликвидирована благодаря вакцине, основанной прежде всего на так называемом оболочечном вирусе (Vaccinia virus). Речь идет о не встречающемся в природе ортопоксвирусе, который может происходить как от коровьей, так и от лошадиной оспы.
В 1966 году ВОЗ запустила на основе этой вакцины обширную программу прививок. Обычно прививку делали в плечо при помощи шприца или ланцета, на месте прививки со временем образовывался небольшой круглый шрам. Натуральную оспу ни в коем случае нельзя путать с широко распространенной и сегодня, но значительно более безобидной ветряной оспой (ветрянкой). Это распространяющееся воздушно-капельным путем заболевание вызывается вирусом варицелла-зостер, не относящимся к семейству поксвирусов, и поражает в основном детей. Кстати, с августа 2006 года в Германии имеется комплексная вакцина от четырех заболеваний: кори, паротита, краснухи и ветряной оспы
Из-за потепления климата оспа может вернуться
С оспой приходилось бороться не только в XVIII, XIX и XX веках. С ней, вероятно, сталкивались даже древние египтяне. Говорят, что оспины были обнаружены на мумии фараона Рамзеса V. Однако последние данные свидетельствуют, что это заболевание значительно более молодое. Сравнение ДНК, полученной из генных материалов XVII века, с современной ДНК оспы показало, что штаммы вирусов имеют общего предка, возникшего между 1588 и 1645 годам. Эволюционный биолог Хендрик Пойнар (Hendrik Poinar), сумевший вместе с коллегами реконструировать геном натуральной оспы на основе материала из детской мумии, найденной под одной из литовских церквей, считает, что у фараона Рамзеса была не натуральная оспа, а корь или ветрянка.
Каждый раз, когда ученые наталкиваются на старую ДНК оспы — например, на трупах или высохшей корке кожи больных оспой, которая вплоть до ХХ века использовалась в качестве вакцины, они в первый момент испытывают смешанные чувства. Вдруг эти материалы еще заразны? Но до сих пор ни от одной из этих находок не удалось получить или вырастить активных вирусов. В большинстве случаев ДНК натуральной оспы носила фрагментарный характер или была частично разрушена.
Как долго вирус остается живым в человеческом теле? По прошествии какого времени вирус из трупа еще может быть оживлен? Ученым это неизвестно. Лучше всего вирусы сохраняются в замороженном состоянии. Исследователям вечной мерзлоты в Сибири несколько лет назад удалось оживить мимивирус возрастом 30 тысяч лет, введя его в амебу. Замерзшие трупы больных натуральной оспой, которые, вероятно, обнаружатся в ходе потепления климата и таяния ледников, теоретически могут стать источниками вирусов натуральной оспы, считает Нитше. Но пока ничего подобного не произошло.
