Планета с последней надеждой смотрела на врачей и ученых — в ожидании вакцины. Общая смертельная угроза заставила забыть о политических распрях. В 1956 году трое советских исследователей — лауреат Сталинской премии, членкор Академии наук Михаил Чумаков, его жена и соратница, вирусолог Марина Ворошилова и ленинградский академик Анатолий Смородинцев были командированы в США, чтобы вместе с американскими коллегами решить проблему.
Американского ученого Альберта Сэбина (справа) и советского Михаила Чумакова объединила борьба со смертельной болезнью, свирепствовавшей в США.
Характер гражданина
«Я задиристый мужик, у меня много друзей, полудрузей и врагов», — скажет Чумаков на торжественной конференции в честь своего 80-летия. В американскую командировку его послали как декабриста из глубины сибирских руд. Дело в том, что в январе 1953 года, в разгар печально известного «дела врачей», Михаил Петрович — в тот момент директор НИИ вирусологии им. Д.И. Ивановского — наотрез отказался уволить «по разнарядке» кого-либо из сотрудников-евреев. Не отдал ни одного. » Я понимаю национальную политику партии иначе», — отрезал, прекрасно понимая, чем рискует. Немедленно сам вылетел из партии и с директорского поста. Остался простым завотделом в Институте неврологии. И, по воспоминаниям близких, несколько месяцев жил в ожидании ареста, «сушил сухари и готовил теплое белье».
Но Сталин вскоре умер, и «дело» развалилось.
Вакцина Чумакова победила полиомиелит.
Неожиданную загранкомандировку власти пытались подать как большую милость, но не вышло. Чумаков от поездки отказался: «Я же беспартийный и доверия недостоин!» Партбилет вернули мгновенно. И как по волшебству, в 1955 году создали в Академии медицинских наук Институт полиомиелита, директором которого назначили угадайте кого.
Совместная работа позволила взять за основу штаммы «живой вакцины» Сэбина. Их привезли в СССР, как ни смешно, в обычном чемодане, обратным авиарейсом из Америки. И всего за пару лет в Советском Союзе был создан препарат, обеспечивающий людям стойкий иммунитет на всю жизнь. Главное же — под руководством Чумакова, в Институте полиомиелита и вирусных энцефалитов, препарат необычайно быстро запустили в промышленное производство, на что Америка не решилась. Да и наши чиновники, мягко говоря, сопротивлялись.
Сюжет греческой стелы: болезнь искалечила ногу принца восьмой династии (1580-1350 до н.э.).
С 1959 года в Советском Союзе приступили к массовой вакцинации — пока что в ранге «испытаний». Начали с Эстонии. В каждом детском саду и школе прививка начиналась с того, что ученые-разработчики принимали вакцину сами. Смородинцев дал «капельки» самому дорогому человеку — внучке.
Эпидемия в Прибалтике, где полиомиелит свирепствовал особенно сильно, была остановлена за считаные месяцы. Количество заболевших снизилось к лету 1959 года с почти тысячи до шестерых. » Водичку» из ампул приняли 40 тысяч детей, нежелательных последствий отмечено не было. В 1960-61 году прививки в Советском Союзе сделали уже ста миллионам человек, почти 80 процентам населения. Заболеваемость снизилась в 120 раз, фактически сошла на нет.
Эту титаническую работу Чумаков проделал одной левой. В прямом смысле слова. И со слуховым аппаратом, которым пользовался уже больше двадцати лет.
Дальневосточная «энцефалитная» экспедиция. Молодой ученый Чумаков за работой. Июнь 1937 года.
Мужество ученого
После научной экспедиции в дальневосточную тайгу и подхваченного там энцефалита Михаил Петрович различал звуки только одним ухом и на пять процентов, а правую, неподвижную, руку заправлял в карман пиджака (а еще чаще — белого лабораторного халата). Тогда, в 1937-м, под руководством основателя советской школы медицинской вирусологии Льва Зильбера молодой научный сотрудник Института микробиологии, выпускник медицинского факультета МГУ Михаил Чумаков участвовал в исследовании возбудителей энцефалита. Вирус уносил треть заболевших, приводил к тяжелейшим параличам. Ученые сделали очень важное открытие: переносчиками вируса являются иксодовые клещи, которыми тайга кишмя кишит, и зараженные ими козы — через молоко, которое люди пьют некипяченым. Ученые разработали сыворотку для нейтрализации вируса и методы лечения болезни, названной «клещевым энцефалитом».
А в 1941-м научный коллектив «энцефалитчиков» стал лауреатом Сталинской премии первой степени (денежную часть немедленно перечислили на нужды фронта). Но в списке награжденных не было Льва Зильбера. На него и других руководителей экспедиции сразу по ее окончании написали донос: нарочно травят население, распространяют энцефалит через водопровод, а вирус открыли, чтобы «заразить товарища Сталина».
Чумакова не тронули лишь потому, что в тот момент он балансировал на грани жизни и смерти. А газеты писали о мужестве молодого ученого, который порезался осколком кости, вскрывая труп больного в полевых условиях, успел приготовить сыворотку, но заболел энцефалитом сам. И медленно восстанавливался после месяцев в полном параличе. » Эта аура героя, возможно, помогла ему выжить», — подытожит позже его сын, тоже ученый-биолог.
А вот жить ему героическая аура и неуступчивый характер точно не помогали.
Чиновники Минздрава СССР наотрез отказывались дать разрешение на применение вакцины от полиомиелита в самый разгар эпидемии. По бюрократической логике, всегда проще запретить, чем идти на риск. История умалчивает, в какой высокий кабинет авантюрно зашел Чумаков, воспользовавшись кратким отсутствием хозяина, чтобы по кремлевской «вертушке» позвонить зампреду Совета Министров Анастасу Микояну. Пожаловался на «бюрократов», попросил разрешения начать клинические испытания вакцины. И тут же получил от Микояна «добро» через их головы.
Этого ему не простили. Когда смогли — расквитались. В начале 1970-х отказались применять выпущенную в его институте вакцину от кори и просто сожгли в автоклавах 13 миллионов доз. И это в разгар эпидемии кори на Украине! В сердцах на одном из заседаний в Минздраве Чумаков крикнул тогдашнему министру Борису Петровскому, с которым учился в университете: «Боря, я много видел дураков в этом кресле, но такого, как ты, еще не было!»
После этого скандала Чумакова отстранили от руководства Институтом полиомиелита, сделали замом директора по науке, испытания вакцины прикрыли окончательно, а его самого тихо и въедливо затравили. Последние 15 лет Чумаков занимался исследованиями вакцины против гриппа. » Ему было невдомек, что многими его противниками двигали простые личные карьерные расчеты, — скажет позже сын. — Этого аспекта психологии чиновников он не понимал и все пытался достучаться до «доброго царя».
С женой Мариной Ворошиловой и сыновьями в своем подмосковном доме. 1960 год.
Сердце отца
Чумаков, увы, застал начало тех печальных времен, когда за границу стали поневоле, от безнадежности, «утекать» не просто абстрактные «умы», а любимые ученики и собственные дети (все четверо его общих детей с Мариной Ворошиловой выбрали научную стезю, равно как и две его дочери от первого брака, старший сын). Каждого из научных эмигрантов он провожал гневной речью об измене Родине. А потом писал и звонил друзьям и коллегам в Америку, давал рекомендации, подыскивал уехавшим достойную работу. Жену пережил на семь лет — и очень горевал о ней, корил себя за то, что «не уберег». Сделал все, чтобы ее последние труды были завершены и опубликованы.
Люди редко мечтают о посмертной славе. Особенно те, кто по-настоящему любит жизнь. А жизнь Михаила Чумакова продолжается, его фамилия — не только на вывеске института или в названии далекого астероида. Доктор биологических наук, профессор Константин Михайлович Чумаков — директор Центра глобальной вирусологической сети, советник ВОЗ, живет и работает в США. Ведет практические разработки методов создания вакцин и других аспектов вирусологии.
Петр Михайлович Чумаков — главный научный сотрудник Института молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН, заведует лабораторией пролиферации клеток. Работал в Америке, но принял решение вернуться в Россию: «Я считаю, что жить надо в своей стране». Продолжает труды матери — исследует вирусы, способные излечить онкозаболевания. В одном из интервью сказал: «Многие крупные задачи нельзя решить силами одного поколения, нужна династическая преемственность».
P. S. В истории со спасением человечества от энцефалита академик Чумаков смог поставить победную точку уже после собственной смерти. Он предсказал, что вирус не исчезает, а остается в головном мозге пациента и ждет момента для смертельного удара, когда к старости ослабнет иммунитет. Михаил Петрович наблюдал у себя эти симптомы, когда в возрасте 83 лет попал в «кремлевскую» больницу. Там и умер от воспаления легких: не нашлось нужного лекарства. Свой мозг завещал родному институту. Ткани препарировали, вирус обнаружили.
Вакцинация — одна из самых горячих тем в спорах врачей и пациентов. Непонимание, слухи, мифы — все это заставляет людей бояться данной процедуры, что нередко приводит к печальным последствиям. Этой статьей «Биомолекула» начинает спецпроект о вакцинации и о врагах, которые с ее помощью успешно загнаны в подполье. И начнем мы с истории первых побед и горьких поражений, которые встречались на пути становления современной вакцинопрофилактики.
Вакцинация
Изобретение вакцин кардинально изменило жизнь человечества. Многие болезни, уносившие тысячи, а то и миллионы жизней ежегодно, теперь практически не встречаются. В этом спецпроекте мы не только рассказываем об истории возникновения вакцин, общих принципах их разработки и роли вакцинопрофилактики в современном здравоохранении (этому посвящены первые три статьи), но и подробно говорим о каждой вакцине, включенной в Национальный календарь прививок, а также вакцинах против гриппа и вируса папилломы человека. Вы узнаете о том, что собой представляет каждый из возбудителей болезней, какие существуют варианты вакцин и чем они различаются между собой, затронем тему поствакцинальных осложнений и эффективности вакцин.
Для соблюдения объективности мы пригласили стать кураторами спецпроекта Александра Соломоновича Апта — доктора биологических наук, профессора МГУ, заведующего лабораторией иммуногенетики Института туберкулеза (Москва), — а также Сусанну Михайловну Харит — доктора медицинских наук, профессора, руководителя отдела профилактики НИИ детских инфекций (Санкт-Петербург).
Генеральный партнер спецпроекта — Zimin Foundation.
Партнер публикации этой статьи — компания «ИНВИТРО». « ИНВИТРО» — это крупнейшая частная медицинская лаборатория, специализирующаяся на проведении лабораторных анализов и функциональной диагностики, включающая магнитно-резонансную томографию, маммо- и рентгенографию, УЗИ и другие.
Как вы думаете, какая сила в истории человечества была самой разрушительной и непреодолимой? Какое, по-вашему, явление природы было способно опустошать города и страны, уничтожать целые цивилизации?
Такая сила не могла не оставить следа в фольклоре и религиозных текстах тех, кто выжил под ее натиском. Если на свете было что-то, что могло влиять на течение истории, то древние люди резонно могли предположить, что именно оно рано или поздно станет орудием, с помощью которого божество уничтожит созданный им мир.
В христианской религиозной традиции есть текст, где все эти силы перечислены кратко и ёмко — «Апокалипсис». Действительно, в образе Всадников воплощены те явления, которые способны неожиданно настигнуть человека и разрушить как его самого, так и мир вокруг (рис. 1). Всадников четверо: это Голод, Война, Мор и Смерть, следующая за первыми тремя.
Рисунок 1. В.М. Васнецов, «Воины Апокалипсиса» (1887). Справа налево: Мор, Война, Голод и Смерть.
Насильственная или голодная смерть — давняя угроза человечеству. По мере развития нашего вида, мы образовывали всё бóльшие сообщества, чтобы избежать ее, и в какой-то момент начали строить города и селиться в них. Это давало защиту от диких зверей и соседей, а также позволяло наладить эффективную экономику, что защищало от голода.
Рисунок 2. Обложка французского журнала. Иллюстрация посвящена эпидемии холеры, поразившей турецкую армию.
Сегодня, однако, люди уже не помнят, каково это — жить в пораженном чумой городе, где каждый день умирают тысячи людей, чудом уцелевшие бегут без оглядки, а мародеры наживаются на ограблении бежавших или умерших хозяев пустых домов. Мор, каким бы страшным он ни казался нашим предкам, практически изгнан из современного мира. За пять лет с 2010 по 2015 год чумой в мире заболели чуть более 3000 человек, а последняя смерть от оспы зарегистрирована в 1978 году.
Эмпирические знания
Рисунок 3. Чумной доктор.
До возникновения современной науки борьба с таким страшным врагом, как эпидемии, имела эмпирический характер. За столетия человеческого развития общество сумело собрать массу фактов о том, как возникал и распространялся мор. Поначалу разрозненные факты к XIX веку оформились в полноценную, почти научную теорию миазмов, или «плохого воздуха». Исследователи еще со времен античности и вплоть до Нового времени полагали, что причиной болезней являлись испарения, изначально возникающие из почвы и нечистот, а впоследствии распространяемые заболевшим человеком. Любой, находящийся рядом с источником таких испарений, подвергался риску заболеть.
Теория, на каких бы неправильных основаниях она ни стояла, не только призвана объяснить явление, но и указать, как с ним бороться. Для оздоровления вдыхаемого воздуха средневековые врачи начали использовать специальные защитные одежды и маски с характерными клювами, набитыми лекарственными травами. Это одеяние и сформировало облик чумного доктора, знакомый каждому, кто сталкивался с описанием средневековой Европы в фильмах или книгах (рис. 3).
Другим следствием теории миазмов было то, что от болезни можно оградиться, сбежать, поскольку дурной воздух возникал в местах скопления людей. Потому люди быстро научились бежать от болезни, едва о ней заслышав. Сюжет произведения «Декамерон» Джованни Бокаччо завязан вокруг историй, которые рассказывают друг другу пытающиеся скоротать время молодые дворяне, сбежавшие из пораженной чумой Флоренции.
Ну и наконец, теория миазмов предлагала еще один способ борьбы с болезнью — карантин. Место, где отмечали начало заболевания, изолировалось от окружающих территорий. Никто не мог его покинуть, пока болезнь не заканчивалась. Именно из-за чумного карантина в Вероне гонец не смог своевременно доставить письмо Джульетты Ромео, в результате чего несчастный юноша уверился в гибели возлюбленной и принял яд.
Очевидно, что инфекционные заболевания и связанные с ними эпидемии были причиной очень сильного страха и служили важной направляющей силой развития общества (рис. 4). Как усилия образованных людей, так и народная мысль были направлены на поиск защиты от инфекций, уносивших столько жизней и так непредсказуемо влиявших как на отдельные судьбы, так и на целые государства.
Рисунок 4. Самые опустошительные эпидемии прошлого.
Защита через заболевание
Еще в древности люди начали замечать, что для некоторых заболеваний свойственно однократное течение: человек, единожды переболевший такой болезнью, больше никогда ей не болел. Сейчас такими заболеваниями мы считаем ветрянку и краснуху, а раньше к ним относилась, например, и оспа.
Еще в древности люди заметили, что отмеченные этими рубцами никогда не заболевают во второй раз. Это было очень удобно для медицинских целей — во времена эпидемий такие люди использовались в лазаретах в качестве младшего медицинского персонала и могли бесстрашно помогать зараженным.
Величайшее открытие
При всех ее плюсах, вариоляция несла в себе и опасность. Смертность среди людей, которым привили оспу, составляла около 2%. Это несомненно меньше, чем смертность от собственно заболевания, однако оспой можно было и не заболеть, а вариоляция представляла собой непосредственную угрозу. Нужна была эффективная, но вместе с тем более безопасная замена вариоляции.
Вопреки расхожему мнению, Эдвард Дженнер не был первым, кто заметил, что люди, работавшие с крупным скотом (скотоводы, жокеи, кавалеристы и так далее) реже болеют оспой, чем остальные. Первенство открытия затерялось во тьме веков, но ко времени открытия Дженнера это было довольно распространенным знанием. В частности, сам Дженнер узнал об этом от своего друга, врача Джона Фюстера. Также мы знаем, что отнюдь не Дженнер первым применил это знание на практике. Среди нескольких известных случаев, когда вариоляцию произвели не человеческой, а коровьей оспой, самым известным является эксперимент британского фермера Бенджамина Джести в 1774 году, когда он таким способом защитил от оспы свою жену и сыновей. Однако, как неоднократно показывала история, важен не тот, кто открыл, а тот, кто рассказал об этом миру. Достоверно неизвестно, знал ли исследователь об опыте Джести, да это и не важно, так как именно деятельность Дженнера принесла вакцинации известность и спасла мир от страшнейшего заболевания — оспы.
По современным меркам эксперимент, проведенный Дженнером, был этически совершенно неприемлем. Узнав от своего друга Джона Фюстера о том, что доярки практически не болеют оспой, Дженнер потратил несколько лет, чтобы убедиться в верности сказанного, а после решился на проверку. Это историческое событие случилось в 1796 году.
Дженнер использовал в эксперименте двух людей — доярку Сару Нелмс и восьмилетнего мальчика Джеймса Фиппса. У Нелмс незадолго до этого развилась коровья оспа — у ее рогатых подопечных возникла эта болезнь: их кожа, включая вымя, покрылась некоторым количеством волдырей. В ходе работы их содержимое попало на натруженные руки доярки, на которых также выступили характерные вздутия.
Рисунок 5. Эдвард Дженнер прививает Джеймса Фиппса. Картина художника Эрнеста Борда.
Дженнер сообщил о своем открытии в Британское Королевское Общество, однако его статью отклонили. Впоследствии он провел несколько аналогичных экспериментов и за собственные деньги опубликовал по их результатам брошюру под названием An Inquiry into the Causes and Effects of the Variolae Vaccinae, a disease discovered in some of the western counties of England, particularly Gloucestershire and Known by the Name of Cow Pox («О возникновении и эффектах болезни Variolae Vaccinae („оспы коров“, лат., прим. автора), болезни, обнаруженной в некоторых западных областях Англии, а частности Глостершире, и известной под названием коровьей оспы»).
Как это обычно бывает, общество не сразу приняло новую идею: выход брошюры остался незамеченным. Но Дженнер не сдавался. В 1798 году он переехал в Лондон, где начал искать добровольцев для проведения вакцинации — так он назвал новую процедуру в честь использованной болезни Variolae Vaccinae. Таким образом, с латинского слово «вакцинация» было бы правильнее всего перевести как «окоровливание». За год ему ни разу не удалось найти желающих «окоровиться». Однако в следующем 1799 году Дженнеру улыбнулась удача — он сумел убедить нескольких врачей в эффективности придуманной процедуры, и они начали применять ее у своих пациентов с неизменным успехом.
Вакцинация взорвала медицинский мир Британии, а затем Европы и Нового Света. К 1800 году она добралась до США, где президент Томас Джефферсон тут же организовал национальную программу вакцинации. Европа прививалась коровьей оспой тотально. Сопротивление новой практике было, но лишь среди слабо образованных и суеверных низов общества. Обыватель боялся «окоровливаться» (рис. 6).
Рисунок 6. Карикатура на Дженнера и вакцинацию образца XIX века.
Но как доставить вакцину так далеко? Холодильники еще не изобрели, а содержимое пузырьков больных недолго сохраняло свои свойства. Тогда и была придумана гениальная и ужасающая для современного человека схема, принесшая этой экспедиции успех. По совету королевского врача начальник экспедиции Франциск Жавьер де Бальми взял в плавание 22 мальчика-сироты из испанского приюта и целую медицинскую команду. Вместе с детьми отправилась настоятельница приюта города Ла-Корунья, оказавшая всемерную помощь и часто упоминаемая де Бальми в его записях.
Еще в Испании двух мальчиков привили коровьей оспой. По мере продвижения каравеллы, де Бальми организовал живую цепь — оспа передавалась от больных мальчиков здоровым попарно, чтобы вакцина не пропала, если по случайному стечению обстоятельств у получающего вакцину мальчика не разовьются волдыри. Экспедиция успешно достигла Америки и посетила множество городов на островах, побережье и в глубинах континента. Первым делом прививали не людей, а коров, — это позволяло создать пул вакцины, который затем поддерживался местными католическими монастырями и миссиями. Де Бальми лично переправил вакцину с атлантического побережья через джунгли на берег Тихого океана, а затем завершил кругосветку, доставив вакцину на острова Океании и побережье Юго-Восточной Азии (рис. 7).
Рисунок 7. Схема экспедиции Де Бальми, принесшего вакцину в Южную Америку и Карибское море всего через 5 лет после признания открытия Дженнера.
Постулаты Коха и туберкулез
Современник Пастера Роберт Кох совершил настоящую революцию в микробиологии, причем даже не одну. К примеру, он придумал способ культивирования на твердых средах. До него бактерий выращивали в растворах, а это было неудобно и часто не давало нужных результатов. Кох предложил использовать в качестве подложки желе из агара или желатина. Метод прижился и используется в микробиологии до сих пор. Одним из важнейших его преимуществ является возможность получения так называемых чистых культур (штаммов) — сообществ микроорганизмов, состоящих из потомков одной клетки.
Свое понимание природы инфекций Кох выразил в четырех постулатах, которые до сих пор используют врачи (рис. 9). По Коху, микроорганизм является причиной заболевания, если выполняется следующая последовательность действий и условий:
Рисунок 9. Постулаты Коха. Схематическое изображение последовательности действий, позволяющих ученым определить, какой микроорганизм вызывает заболевание.
С течением времени эти постулаты немного менялись, однако именно они стали основой для дальнейшего развития вакцинации. Благодаря созданным Пастером и Кохом методам культивирования стало возможным получение аналога той жидкости, которая в случае с оспой становилась доступна сама по себе. Нагляднее всего влияние этих достижений можно видеть в случае с вакциной БЦЖ, нанесшей первый удар по бичу казарм и тюрем — туберкулезу.
Для разработки вакцины против туберкулеза использовали возбудителя бычьего туберкулеза — Mycobacterium bovis. Еще сам Роберт Кох отделил его от возбудителя человеческого туберкулеза — Mycobacterium tuberculosis. В отличие от коровьей оспы, вызывавшей лишь легкое недомогание, бычий туберкулез опасен для людей, и применение бактерии для вакцинации было бы неоправданным риском. Двое сотрудников института Пастера в Лилле придумали остроумное решение. Они высеяли возбудителя бычьего туберкулеза на среду, состоящую из смеси глицерина и картофельного крахмала. Для бактерии это было райским курортом. Только, в отличие от современных офисных сотрудников, бактерии провели в таких условиях не две недели, а 13 лет. 239 раз врач Кальметт и ветеринар Герен пересеивали бактерию на новую среду и продолжали культивирование. После такого долгого периода спокойной жизни бактерия в ходе вполне естественных эволюционных процессов потеряла свою вирулентность (способность вызывать заболеввание) почти полностью и перестала быть опасной для людей. Так люди поставили себе на службу эволюцию, а врачи получили сильнейшее оружие — вакцину против туберкулеза. Сегодня эта бактерия известна нам как BCG (bacillus Calmette—Guirine) — бацилла Кальметта—Герена (в русскоязычной литературе из-за лингвистического казуса она стала называться БЦЖ, а господина Герена переводчики переименовали в Жюрена), которой мы посвяттим отдельную статью нашего спецпроекта.
Восход солнца
Вакцины хорошо защищали человека от некоторых бактериальных инфекций благодаря Пастеру, Коху и их последователям. Но как быть с вирусами? Вирусы не растут на чашках и в бутылках сами по себе, применение к ним постулатов Коха (особенно касаемо выделения чистой культуры) невозможно. Историю появления противовирусных вакцин нагляднее всего показать на примере полиомиелита. По драматичности она, пожалуй, не уступит многим современным блокбастерам.
Полиомиелит — заболевание, имеющее вирусную природу; полиовирус, его вызывающий, обладает сродством к клеткам нервной ткани. Пораженные нервы перестают проводить сигнал, и возникает паралич, а в некоторых случаях и смерть, если вирус поражает участок мозга, отвечающий за дыхание. Заболеть полиомиелитом могут люди любого возраста, однако чаще всего мы слышим о проблемах у детей (рис. 10).
Рисунок 10. Дети в Нигерии, пораженные полиомиелитом в ходе вспышки заболевания 2016 года.
Первым кафедру занял уважаемый пожилой профессор Джон Кольмер из института Темпла в Филадельфии. Он сумел получить аттенуированную (ослабленную) живую вакцину от полиомиелита и испытал ее на 10 725 детях. У профессора не было контрольной группы. Сразу после введения вакцины у десяти детей развились симптомы полиомиелита. Пятеро умерли, пятеро остались с параличом, в основном конечности, куда вводили вакцину. Кроме того, по некоторым данным, в городах, где Кольмер испытывал свою вакцину, возникали вспышки полиомиелита. Пока Кольмер рассказывал о результатах, зал погружался в молчание. После окончания доклада произошел взрыв. Под крики «Убийца!» профессор покинул кафедру.
Вслед за ним ее занял молодой 30-летний исследователь из Нью-Йорка Морис Броди. Его вакцина от полиомиелита была не аттенуирована, как у Кольмера, а убита формальдегидом. Броди привил ей 7500 детей, еще 4500 получили плацебо. В течение года после процедуры полиомиелит, полученный естественным путем, развился у одного ребенка из основной группы и у пяти — из контрольной. Неплохой результат для новой вакцины. Однако судьба доклада была предрешена. Еще неутихшая после доклада Кольмера ярость толпы вспыхнула с новой силой. Абсолютно незаслуженно Морис Броди получил от коллег по цеху те же эпитеты, что и профессор из Филадельфии. Его уволили из лаборатории, а еще через несколько лет, не сумев найти работу, он умер, предположительно, в результате самоубийства. Профессор Кольмер же не только сохранил пост, но и занимал новые почетные места на протяжении остатка жизни.
Вакцина Солка стала первой коммерчески доступной. Во многом это произошло благодаря беспримерному на тот момент тестированию — более миллиона детей получили вакцину, что позволило убедительно доказать ее эффективность . Вплоть до недавнего времени она успешно применялась в США. Важной проблемой оказалось то, что иммунитет от вакцинации со временем сходил на нет, и требовались бустерные (повторные) инъекции раз в несколько лет.
О том, как устроены современные клинические исследования, можно прочитать в одноименном спецпроекте «Биомолекулы». — Ред.
Солк еще при жизни стал легендой. После беспримерных по меркам здравоохранения того времени затрат на разработку и тестирование вакцины он отказался патентовать результат своего труда. Когда в одном из интервью его спросили, почему он этого не сделал, он, смеясь, ответил: «А вы бы запатентовали солнце?» (видео 1).
Видео 1. Джонас Солк о патенте на вакцину
To be continued.
Человечество прошло долгий путь к пониманию природы болезней и понесло значительные потери, пока разрабатывались способы защиты от них. И тем не менее мы справились. Природа постоянно бросает нам новые вызовы, то в виде ВИЧ, то лихорадки Зика. Грипп мутирует каждый год, а герпес умеет прятаться в организме и ждать подходящего часа, никак себя не проявляя. Но работа над новыми вакцинами кипит, и скоро мы услышим новости с фронтов о победе над новыми и старыми врагами. Пусть же Солнце светит вечно!
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 24 июня 2023 года; проверки требуют 2 правки.
Состав и свойства
Инактивированная вакцина содержит вирус полиомиелита, убитый формалином. Живая полиомиелитная вакцина содержит живой ослабленный (аттенуированный) вирус, она вводится перорально (капли в рот), стимулирует помимо гуморального ещё и тканевой иммунитет, что позволяет не только защитить самого ребёнка, но и предотвращает циркуляцию вируса в окружающей среде. Живой вакциной детей иммунизируют, начиная с 6-месячного возраста. Обязательным условием применения живой полиовакцины является предварительная двукратная вакцинация данного ребёнка инактивированной полиомиелитной вакциной.
Борьба с полиомиелитом — это пример победы вакцин над одной из самых страшных инфекций, известных человечеству. К сожалению, эта победа пока не может считаться окончательной. В новой статье спецпроекта «Вакцинация» мы расскажем, почему дети всё еще иногда заболевают полиомиелитом, зачем прививаться там, где болезни давно нет, и как правильно это делать.
Для соблюдения объективности мы пригласили стать кураторами спецпроекта Александра Соломоновича Апта — доктора биологических наук, профессора МГУ, заведующего лабораторией иммуногенетики Института туберкулеза (Москва), — Сусанну Михайловну Харит — доктора медицинских наук, профессора, руководителя отдела профилактики НИИ детских инфекций (Санкт-Петербург), — а также Сергея Александровича Бутрия — педиатра, автора блога «Заметки детского врача».
Полиомиелит — на удивление известная болезнь, если учесть, что сегодня она встречается крайне редко. В 2019 году во всем мире было зарегистрировано всего 176 случаев заболевания диким вирусом.
Рисунок 1а. Жертвы полиомиелита в Нигерии, где дикий полиовирус всё еще циркулирует. Умар, пострадавший от полиомиелита, родился в 2003 году, когда в нигерийском штате Кано иммунизация детей была байкотирована. Мальчик передвигается с костылями.
Рисунок 1б. Жертвы полиомиелита в Нигерии, где дикий полиовирус всё еще циркулирует. Наджа Ату Юсиф (слева), переболев полиомиелитом, осталась хромой. Ее брат Адаму Юсиф после болезни не может ходить, а для передвижения использует трехколесный велосипед.
Полиомиелит — болезнь грязных рук
Изучение останков мумий и древних изображений дает понять, что полиомиелит сосуществует с нами очень давно. Он был распространен еще в Древнем Риме, Греции и Египте (рис. 2).
Рисунок 2а. Полиомиелит в древности: обложка документа ВОЗ о провозглашении ЕС свободным от полиомиелита регионом, 2002 год. На фотографии — надгробная плита времен 18-й египетской династии (580–1350 гг. до н.э.). Изображенный на ней человек пострадал от полиомиелита и остался инвалидом. Его правая нога повреждена из-за болезни.
Рисунок 2б. Полиомиелит в древности: сосуд из захоронения в Италии (480 г. до н.э.). Бог старости Герас на рисунке запечатлен с деформированным позвоночником и атрофированными мышцами — характерными признаками полиомиелита.
Ученые всего мира исследуют полиомиелит с конца XIX века, до этого момента о нем почти ничего не было известно (рис. 3).
Рисунок 3. История изучения полиомиелита. 1840 г. — Немецкий ортопед Якоб Гейне выделил полиомиелит как отдельную болезнь, назвав его детским спинальным параличом. 1890 г. — Шведский педиатр Карл Оскар Медин доказал инфекционную природу болезни. 1909 г. — Полиовирус впервые выделили в Австрии Карл Ландштейнер и Эрвин Поппер. 1913 г. — Румынский бактериолог Константин Левадити вырастил вирус полиомиелита на живых клетках. 1931 г. — Сэр Фрэнк Макфарлейн Бёрнет и Жеан Макнамара в Австралии открыли три серотипа полиовируса. 1938 г. — Американский медик и ученый-вирусолог Альберт Сэйбин доказал, что основные ворота инфекции — рот и другие отделы пищеварительного тракта. 1949 г. — В США Джон Эндерс с коллегами разработал способ выращивания полиовируса в культуре почечных клеток обезьян. За свою работу ученые получили Нобелевскую премию. 1950 г. — В США Геральд Кокс и Хилари Копровский получили первый вариант живой вакцины на базе штаммов, аттенуированных путем пересева через мозг хлопковых крыс. 1955 г. — Американец Джонас Солк создал первую в мире инактивированную вакцину от полиомиелита. 1956 г. — Альберт Сэйбин получил ослабленные штаммы вируса полиомиелита, которые были использованы при создании живой пероральной вакцины. 1959 г. — Российские ученые Михаил Чумаков и Анатолий Смородинцев на основе штаммов Сэйбина создали и внедрили живую вакцину от полиомиелита в форме сиропа или драже. 1981 г. — Геном полиовируса был расшифрован двумя независимыми группами ученых. 2015 г. — Ликвидирован дикий полиовирус 2 типа. В последний раз случай вызванного им полиомиелита был зарегистрирован в 1999 году. 2019 г. — Ликвидирован дикий полиовирус 3 типа. Он не диагностировался с 2012 года.
Второе название полиомиелита — болезнь Гейне—Медина. Оно отсылает к двум врачам, положившим начало борьбы с инфекцией. Якоб Гейне в 1840 году в Германии отделил полиомиелит от других видов паралича, а Карл Медин из Швеции через 50 лет после этого доказал его инфекционную природу и показал, что далеко не все случаи полиомиелита заканчиваются поражением нервной системы.
Крошка-вирус
Полиовирус хорошо изучен. Он относится к роду энтеровирусов (вид — энтеровирус С), населяющих пищеварительный тракт, к семейству пикорнавирусов — маленьких вирусов (piccolo — «маленький» по-итальянски) с геномом в виде молекулы РНК. Пикорнавирусы отличаются простым строением: одноцепочечная (+)РНК (позитивная, или кодирующая) и окружающая ее белковая оболочка — капсид (рис. 4).
Рисунок 4а. 3 D-модель полиовируса
Рисунок 4б. Схема строения полиовируса. Полиовирус отличается небольшим размером — это частица около 30 нм в диаметре. Он имеет гексагональную форму, хотя на микрофотографиях может выглядеть округлым, и состоит из белкового капсида и одноцепочечной геномной (+)РНК длиной примерно 7,5 тыс. нуклеотидов. 5′-конец генома связан с белком VPg. Белки капсида включают три внешних (VP1, VP2 и VP3) и один внутренний (VP4).
Дикие полиовирусы делят на три серотипа (1, 2 и 3) в зависимости от конфигурации белков на их поверхности. Все серотипы вызывают полиомиелит человека, а иммунитет против вируса одного типа не защищает от других.
Белковая оболочка вируса надежно оберегает его от внешних воздействий. Полиовирус может жить в воде несколько месяцев, а в богатой органикой среде (например, фекалиях) — до полугода. Оправдывая звание энтеровируса, он устойчив к кислой среде желудочно-кишечного тракта. Капсид полиовируса не содержит липидов, а потому даже обработка спиртом или хлороформом, растворяющими жир, ему нипочем. Полиовирус без труда переживает холода, но быстро инактивируется при температуре выше 50 °C. В геноме вируса полиомиелита закодирован один большой белок-предшественник, из которого потом нарезаются все нужные вирусу белки (рис. 5).
Рисунок 5. Организация генома полиовируса. Вирусная (+)РНК кодирует один большой белок-предшественник, который впоследствии разделяется на четыре структурных (область P1) и несколько неструктурных (области P2 и Р3) белков. 5′-конец генома связан с белком VPg (virion protein genome linked), а 3′-конец имеет поли-(А) хвост. Без него РНК полиовируса теряет свою инфекционность. На обоих концах РНК есть также некодирующие области (noncoding region, NCR). 5′-NCR включает сайты, обеспечивающие репликацию и трансляцию РНК. 3′-NCR нужна для инициации синтеза (−)РНК (негативной). C RE (cis-acting replication element) — цис-действующий элемент репликации, необходим для репликации (+)РНК.
Полиовирус проникает в клетки человека, прикрепляясь к расположенному на них гликопротеину CD155, который пронизывает мембрану клетки, выставляя наружу три своих домена (рис. 6). Из-за этого CD155 получил название «рецептор к полиовирусу», или PVR (the human poliovirus receptor). P VR нужен клеткам для собственных нужд (например, для адгезии клеток), но вирус использует его для своих целей, а именно, чтобы проникнуть внутрь клеток и подчинить их себе.
Рисунок 6. Полиовирус прикрепляется к PVR нервной клетки и проникает внутрь посредством эндоцитоза. Посредником при проникновении вируса полиомиелита в клетку является гликопротеин CD155.
После проникновения в цитоплазму клетки-хозяина полиовирус начинает размножаться (рис. 7). Для этого ему нужно копировать собственную РНК, но для начала — запастись вирусными структурными и неструктурными белками. Последние необходимы вирусу для копирования собственного генома. Из копий вирусной РНК и структурных белков в зараженных клетках формируются новые вирионы. Цикл репродукции вируса в клетке занимает всего семь часов.
Рисунок 7. Жизненный цикл полиовируса в клетках человека. Вирус проникает в клетку путем эндоцитоза, взаимодействуя с рецептором CD155. При этом происходит изменение конформации структурных белков вириона, и вирусная (+)РНК выходит в цитоплазму, где начинает создавать копии вируса. На первом этапе геномная (+)РНК используется как мРНК для трансляции белков, после чего начинается репликация геномной (+)РНК с образованием промежуточной (-)РНК. Синтезированные (+)РНК упаковываются в капсиды, состоящие из структурных вирусных белков, образуя новые вирионы. Клетка разрушается, вирус выходит наружу.
Полиомиелитная рулетка
У полиомиелита два пути передачи. В развивающихся странах полиомиелитом преимущественно заражаются через загрязненную еду и воду, куда полиовирус попадает из фекалий заболевших, а в регионах с высоким уровнем гигиены на первый план выходит заражение через капельки слюны при кашле, чихании или разговоре.
Попадая в наш организм через рот, вирус проникает в слизистую оболочку верхних дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта и начинает активно размножаться в носоглотке (в аденоидах и миндалинах) и тонком кишечнике (в лимфатических узлах — пейеровых бляшках). Инкубационный период болезни составляет от 3 до 35 дней, в среднем — 7–10 дней.
Сценариев дальнейшего развития инфекции несколько.
Довольно редко, примерно у 4% заразившихся, из-за полиовируса возникает асептический менингит — воспаление оболочек головного мозга. Он тяжело переносится, сопровождаясь лихорадкой, сильными головными болями и рвотой, но, как правило, заканчивается выздоровлением.
Наконец, примерно у каждого двухсотого заболевшего вирус с лимфой и кровью перемещается к нервным волокнам и попадает в двигательные нейроны в спинном мозге, стволе головного мозга или в моторной коре (рис. 8). Это приводит к разрушению нейронов и последующему вялому параличу мышц: человек больше не может ими управлять, и мышцы со временем атрофируются. Обычно под полиомиелитом (polios — «серый», myelos — «спинной мозг») понимают как раз паралитическую форму заболевания.
Рисунок 8. Развитие полиомиелита и симптомы болезни. Полиовирус попадает в организм через рот и размножается в клетках желудочно-кишечного тракта, миндалинах и лимфатических узлах. С кровью и лимфой он может достигнуть центральной нервной системы и атаковать двигательные нейроны, расположенные в передних рогах спинного мозга, и черепные нервы (клетки мозгового ствола, подкорковых ядер мозжечка, клетки двигательных областей коры головного мозга), вызывая параличи. При бульбарном полиомиелите могут быть повреждены очень важные нервы: языкоглоточный (контролирует глотание и движения языка), блуждающий (посылает сигналы в сердце, кишечник и легкие), вспомогательный (контролирует движения шеи). Разрушение тройничного и лицевого нервов (понтинная форма полиомиелита) может привести к проблемам со зрением и трудностям с жеванием. Если затронут диафрагмальный нерв, наступает паралич диафрагмы.
На ранней стадии (сразу после окончания инкубационного периода) паралитический полиомиелит проявляется в виде повышенной температуры, головной боли, скованности в спине и шее, слабости и болях в мышцах. У больных могут возникать трудности с глотанием и мочеиспусканием, запор, иногда отмечается потеря поверхностных и глубоких рефлексов (например, мышечных — сокращений мышц руки или ноги при ударе по сухожилию). Паралич, как правило, развивается через 1–10 дней после начала первых симптомов и прогрессирует в течение 2–3 дней.
Паралитические формы полиомиелита принято разделять на спинальную и бульбарную. Спинальный полиомиелит характеризуется поражением двигательных нейронов спинного мозга, которые отвечают за движение мышц, в том числе туловища, конечностей и межреберных. Бульбарный полиомиелит более редкий (2% от всех случаев паралитического полиомиелита). Он возникает, когда полиовирус добирается до черепных нервов в бульбарной области ствола головного мозга (отдела, который соединяет кору головного мозга со спинным мозгом). Разрушение этих нервов ослабляет соответствующие им мышцы, вызывая затруднение дыхания, речи и глотания. Если вирус разрушает нервные клетки, контролирующие мышцы диафрагмы, пациент перестает дышать самостоятельно, таких больных подключают к аппаратам искусственного дыхания. Частое осложнение бульбарного полиомиелита — энцефалит, воспаление головного мозга.
Примерно в 19% всех случаев паралитического полиомиелита болезнь затрагивает нервы и в спинном, и в головном мозге. Этот смешанный вид заболевания называют бульбарно-спинальным полиомиелитом. Пораженными в этом случае часто оказываются верхняя часть шейного отдела спинного мозга, нервы, обеспечивающие глотание, и диафрагмальный нерв. Помимо трудностей с дыханием, при бульбарно-спинальной форме могут наблюдаться параличи конечностей и проблемы с сердцем.
Паралич, вызванный полиомиелитом, может привести к смерти, если повреждены нервы, важные для обеспечения жизненно необходимых функций (например, дыхания). Каждые 2–20 человек из 100 с проявившимся параличом умирают. Чаще всего причиной смерти служит отказ мышц диафрагмы (рис. 9а). Соответственно, бульбарная и бульбарно-спинальная формы полиомиелита самые опасные.
То, какие параличи возникнут у больного и насколько тяжелыми они будут, зависит от степени поражения вирусом нервной системы. Полные параличи возникают при гибели не менее четверти нервных клеток спинного мозга. Паралич после полиомиелита чаще всего остается на всю жизнь. Частичное или полное восстановление двигательной активности возможно, но для этого необходима длительная реабилитация, за время которой здоровые мышцы постепенно возьмут на себя работу парализованных (рис. 9б).
Рисунок 9а. Последствия полиомиелита: пациент госпиталя Гордон Джексон, подключенный к портативному респиратору, облегчающему дыхание (1937 год, Торонто). Большинство смертей из-за полиомиелита вызвано разрушением нервов, ответственных за дыхание.
Рисунок 9б. Последствия полиомиелита: девушки, перенесшие полиомиелит, за обедом. Чаще всего паралитическая форма болезни заканчивается параличом руки или ноги.
Вероятность развития паралитического полиомиелита увеличивается с возрастом, так же, как и степень паралича. У детей поражение полиовирусом центральной нервной системы чаще всего заканчивается непаралитическим менингитом, паралич возникает в одном из 1000 случаев. При этом чаще всего он ограничивается поражением одной из ног. У подростков и взрослых паралич из-за полиомиелита возникает гораздо чаще, в одном из 75 случаев, и чаще бывает обширным, распространяясь на грудную клетку, область живота и конечности.
Диагностика и лечение
Диагностируют полиомиелит по наличию в мазке из горла или кале вирусной РНК. Кроме того, выявить инфекцию может помочь анализ крови на антитела, специфические к полиовирусу. Обнаружение вируса в спинномозговой жидкости является явным, но не обязательным признаком паралитического полиомиелита.
Если полиовирус выделен у пациента с параличом, врачи дополнительно выясняют, является ли этот вирус диким или вакцинным (да, вакцинный вирус очень редко может вызвать настоящую болезнь). Определить источник вируса важно, потому что на каждый зарегистрированный случай паралитического полиомиелита, вызванного диким полиовирусом, приходится до нескольких тысяч бессимптомных носителей. Каждый случай заражения диким вирусом — это угроза эпидемии.
Эффективного лечения от полиомиелита нет. Всё, что могут сделать врачи для уже заразившегося пациента — облегчить симптомы и снизить риск осложнений. Для того чтобы избежать развития вторичных инфекций в ослабленном организме, используют антибиотики, в остальном поддерживающая терапия включает обезболивающие, физические упражнения, массажи и полноценное питание. Иногда применяют хирургическое лечение, например, удлинение сухожилий и пересадку нервов.
