Научные проблемы

Войдите или зарегистрируйтесь на сайте, чтобы добавить комментарий к интересующей вас научной проблеме!
Тематика

Это будет новый, незнакомый и таинственный мир долголетия, а, если повезет, и здорового долголетия: ведь ключевой вопрос жизни не «сколько», а «как».

Один из учёных, кто приближает этот миг, — академик РАН, декан факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ им. М. В. Ломоносова Владимир Скулачёв. Уже много лет он работает с антиоксидантами — веществами, способными нейтрализовать действие свободных радикалов, заставляющих наше тело и клетки «изнашиваться».

Командой Скулачёва уже разработано лекарство, помогающее бороться со всеми видами болезней глаз: глаукомой, катарактой и сухостью глаза. Скулачёв утверждает, что уже в скором будущем ионы SkQ могут использоваться как пищевая добавка (вроде йода, который добавляют в соль для борьбы с болезнями щитовидной железы).

Свое изобретение он считает демократичным и способным, как антибиотики, изменить жизнь миллионов людей.

В съемках фильма принял участие сокурсник Владимира Петровича Владимир Познер.




Источник: http://pozneronline.ru/2016/02/14482/ 

Пока кто-то думает о смысле жизни, один из самых известных геронтологов Обри ди Грей размышляет над её продолжительностью и поддерживает разработку новых методов борьбы со старением. Корреспондент «Кота Шрёдингера» поговорил с популярным учёным и узнал, как прожить тысячу лет и даже больше.

Вокруг фигуры Обри ди Грея и его заявлений о возможности бесконечной жизни давно бушуют споры. Одни называют его «проходимцем от науки», другие же видят в нём спасителя человечества от старения. При этом все — и скептики, и оптимисты — постоянно приглашают его на всевозможные научные конференции и геронтологические съезды. В ноябре ди Грей в качестве приглашённой звезды побывал в России. Мы пообщались с ним, но, если честно, так до конца и не поняли, кто он: гений или шарлатан. Похоже, выяснить это позволят только результаты его работы.

Рождение как смертный приговор

[Кот Шрёдингера] Вы говорили, что с ростом продолжительности жизни не возникнет кризиса перенаселения, поскольку люди будут всё быстрее и эффективнее осваивать новые пространства на планете. Но в это слабо верится — вспомнить хоть то, как мы бьёмся за клочок городской земли, чтобы припарковать автомобиль.

[Обри ди Грей] Надо понимать, что перенаселение из-за остановки старения — это реальность не завтрашнего дня и даже не ближайшего года. Речь идёт об очень продолжительном периоде. Антивозрастные технологии, над которыми мы сейчас работаем, войдут в жизнь через 20–30 лет, а некоторые открытия ещё лишь предстоит совершить. Так что в ближайшие сто лет мы с этой проблемой не столкнёмся. Поэтому пример с паркингом не очень уместен.

Обри ди Грей — британский геронтолог, разработчик концепции SENS (strategies for engineered negligible senescence) — стратегии достижения пренебрежимого старения инженерными методами. В начале 2000-х основал одноимённый фонд, занимающийся разработкой технологий продления жизни. Автор множества научно-популярных статей и книг. Самая известная из них, «Конец старости» (Ending Aging), вышла в 2007 году.

Пренебрежимое старение — понятие, введённое в научный обиход американским геронтологом Калебом Финчем в 1990 году. Этим термином он называл способность некоторых животных (например, морского ежа, гидры или голого землекопа) оставаться молодыми и здоровыми, несмотря на возраст. К сожалению, человека природа таким свойством не наделила, поэтому учёные пытаются свести к нулю изнашивание организма искусственными способами — развивая медицинские технологии.

[КШ] Значит, будущее без старости дальше, чем хотелось бы… Но всё же вы не видите проблемы в перенаселении, а она явно есть и быстро решена не будет, к сожалению.

[ОГ] Ну, я бы так не сказал. В Китае, например, недавно отменили ограничения на количество детей в семье. Тут дело вот в чём: технологии, которые постепенно развивают люди — солнечная энергетика, электромобили, искусственная пища, — приведут к меньшему расходу конечных ресурсов. А значит, станет возможно обеспечить этими возобновляемыми благами большее количество людей. Чтобы выросшему населению было где жить, человечество освоит новые территории — с помощью наших пионерских разработок. Останавливать ход прогресса, жалуясь, что приходится сталкиваться с большим количеством трудностей, — сумасшествие!

[КШ] А если лет через пятьдесят мы так и не сможем достичь того уровня прогресса, который бы позволил не ограничивать себя ни в чём?

[ОГ] Очень пессимистичное суждение. Но хорошо, предположим, что человечество не смогло. Тогда всё равно у нас будет выбор, пусть даже не очень приятный: иметь меньше детей или позволить уже существующим людям жить долгой здоровой жизнью. Конечно, это ужасный выбор, настоящая жертва. Но очнитесь! Разве сегодняшняя ситуация лучше: тысячи человек каждый день отправляются к праотцам после тяжёлых болезней, после телесных и душевных страданий?!

[КШ] Вряд ли это убедит женщину, мечтающую о ребёнке, в том, что не нужно рожать.

[ОГ] Я бы сказал ей: «Укажите того, кому вы готовы подписать смертный приговор в обмен на рождение нового человека!»


Фото: SHARE conference/flickr.com / На многих геронтологических конференциях выступления Обри ди Грея ждут как выхода на сцену музыканта-хедлайнера

Сменить тело и остаться собой

[КШ] Какова будет продолжительность жизни, если мы научимся бороться со старением?

[ОГ] Мы с коллегами исходим из того, что ограничений не существует. Уже через 20–25 лет мы должны суметь взять процесс старения под контроль: риск смерти перестанет расти по мере увеличения возраста. Сегодня такой риск повышается для каждого человека на 10% ежегодно. Скажем, в 67 лет риск умереть на 10% выше, чем в 66. Наша задача — чтобы в 67 этот риск был таким же, как, к примеру, в 26, когда вероятность, что ты не дотянешь до 27, меньше одной тысячной. Таким образом, большинство людей смогут прожить хотя бы тысячу лет — это простой математический расчёт.

[КШ] Есть ли в таком случае какие-то ограничения у самого человеческого тела? Лет, допустим, до двухсот его ещё можно будет ремонтировать, а потом наступит полный износ материи?

[ОГ] Сегодняшние пределы функционирования нашего организма связаны с отсутствием подходящей медицинской поддержки. Тело — это машина, состоящая из подвижных частей. И, как автомобиль, тело изнашивается и полностью восстанавливается.

[КШ] Как повысить запас прочности так, чтобы его хватило на очень длительное время?

[ОГ] Снова воспользуемся аналогией с автомобилями. Если вы заглянете в какой-нибудь ретрогараж, то увидите столетние машины с бензиновым двигателем внутреннего сгорания, которые всё ещё на ходу благодаря механикам. Мы можем и дальше поддерживать эти авто в рабочем состоянии.


[КШ] Вы хотите сказать, что мы сможем бесконечно обновлять и сохранять своё тело… Неужели даже кожу будем заменять?

[ОГ] Конечно! Почему бы нет?!

[КШ] Свой автомобиль я отдаю в мастерскую, чтобы заменить некоторые детали. А если поменяют несколько дверей, капот, двигатель — это будет уже не совсем моя машина… Так и человек, полностью обновлённый, станет уже не тем.

[ОГ] Да бросьте! Всё чушь собачья. Если вам нравится так думать, ваше дело, конечно. Но мне кажется, что, когда вам понадобится помощь и вас вылечат с помощью новых органов, вы будете довольны. Я не хочу разводить философию, это такое занудство. Я практичный человек, и меня интересуют конкретные задачи. Ну, давайте ещё порассуждаем о детстве. Например, когда мне было 10 лет, я, очевидно, был несколько иным — по внешности, мыслям, интересам. Я даже не любил пиво! Что с того?! А когда мне стукнет тысяча, я, может, очень полюблю кетчуп. Да, мы меняемся — это часть нашего развития. Большинство атомов, из которых сейчас состоит ваше тело, 10 лет назад вам не принадлежали.


Вечная жизнь как свобода выбора

[КШ] Нет ли риска, что, получив в своё распоряжение вечную жизнь, мы станем слишком беззаботными, жестокими, бесцельными? У нас же всегда будет второй шанс…

[ОГ] Я не занимаюсь бессмертием — я лишь пытаюсь сделать так, чтобы все были здоровы. Если у нас с коллегами получится, люди, естественно, будут жить дольше. Но никуда не денутся автомобильные аварии, авиакатастрофы, стихийные бедствия, эпидемии — значит, и понимание конечности бытия тоже не исчезнет.

[КШ] С этим, пожалуй, не поспоришь. Тогда скажите, какие технологии продления жизни вы считаете наиболее перспективными?

[ОГ] Большая часть медицинских услуг будет связана с терапией на основе применения стволовых клеток: ими будут заменять изношенные клетки различных тканей организма, которые он сам восстановить не в состоянии. С этой проблемой связаны многие страшные заболевания, в частности болезнь Паркинсона. Другая важная технология — генная терапия. Часто здоровье оказывается под угрозой, поскольку пациент генетически не может противостоять болезни. Медики будут искать такую способность у других видов животных и вводить их гены в клетки человека. Ещё один путь — иммунная терапия, стимулирование иммунной системы. Технологий много, как и вызовов нашему здоровью. Поэтому в своём фонде SENS мы создали классификацию основных типов повреждений при старении и способов их устранения.

[КШ] А какую роль вы отводите ремонту тела с помощью роботизированных протезов?

[ОГ] Думаю, число разработок наподобие искусственного сердца, глаза, руки будет расти, но приоритет останется всё-таки за биологическим решением базовых проблем здоровья.


[КШ] Люди должны будут проходить профилактическое медобслуживание с использованием новых технологий или обращаться по мере возникновения неполадок?

[ОГ] Думаю, это будет комбинированный процесс. Но начинать лучше в среднем возрасте, лет в сорок — пятьдесят. В детстве обычно со здоровьем всё в порядке. Однако и ждать слишком долго, пока не начнётся тяжёлое заболевание, опасно.

[КШ] А как вы сами продляете свою жизнь? Говорят, вы живёте с тремя женщинами — может быть, в этом кроется один из секретов вечной молодости?

[ОГ] Да, живу. Но вряд ли это панацея от старения. Вообще, я мало сплю, веду не самый здоровый образ жизни и скорее как раз сокращаю срок своего благополучного существования. Однако я поддерживаю исследования, которые только что перечислил, и надеюсь, что их результаты помогут и мне.

[КШ] Как долго вы хотели бы прожить?

[ОГ] Не знаю, захочу ли я на самом деле прожить тысячу лет. Но я хочу, чтобы у меня была возможность выбирать, когда умереть.


Источник: http://kot.sh/statya/1449/prenebrech-stareniem

Биолог Георгий Базыкин о геноме человека, значении консервативных генов и вредных мутациях

Человеческий геном включает примерно 3,5 миллиарда нуклеотидов. Можно про него думать как про такой длинный текст длиной в 3,5 миллиарда букв. Каждая буква записана на некотором четырехбуквенном алфавите из, А, Т, Г и Ц, и такой текст примерно в тысячу раз длиннее, чем «Война и мир» Льва Толстого. Дальше можно задать вопрос: какая доля из этих букв действительно важна на своем месте, какая из них несет функцию, а какая неважная и можно их заменить на другие? На этот вопрос можно отвечать по-разному. Например, можно посчитать, какая доля человеческого генома занята кодирующими ДНК, то есть кодирует реальные белки, которые потом транскрибируются и являются функционирующими молекулами. Получится приблизительно 1%. Дальше можно посчитать, какая доля генома участвует в каких-то биохимических взаимодействиях: транскрибируются, или с ними связываются какие-нибудь другие белки, или как-нибудь модифицируются. Получится гораздо большее число, порядка 80%.

Недавно — если мне не изменяет память, в 2012 году — был завершен проект ENCODE — большой проект по функциональной аннотации генома человека. По результатам этого проекта авторы сказали, что 80% генома человека несут функцию. Это число было воспринято в штыки представителями сообщества эволюционных генетиков, потому что мы, эволюционные генетики, давно знаем, что важными не могут быть в геноме больше 10% нуклеотидов. Все остальное — это то, что можно смело называть «мусорной ДНК», то есть это ДНК, которая, возможно, для чего-то когда-то понадобится, но прямо сейчас никакой функции не несет. Откуда мы это знаем? Потому что эта ДНК, которая неконсервативна в ходе эволюции, легко заменяется, каждую букву можно заменить на что угодно еще. Мы можем прикинуть, какая должна быть консервативность у нейтральных последовательностей — последовательностей, которые не выполняют никакой функции, — и сравнить со скоростью эволюции участков ДНК, про которые мы думаем, что они функциональны. И окажется, что гены, например, очень консервативны, какие-нибудь функциональные участки, участвующие в регуляции, например сайты посадки транскрипционных факторов, довольно консервативны, а бо́льшая часть генома нефункциональна. По-видимому, цифра 80% просто неверна.

Совсем не любое участие в биохимической активности означает, что этот участок генома для чего-то нужен. Я сказал, что мы оцениваем важность по консервативности. Почему оказывается, что важные участки более консервативны? Потому что в ходе эволюции естественный отбор следит за тем, чтобы они не изменялись: они и так хорошо выполняют свою функцию и изменяться не должны. Можно заметить, что это совсем другая идеология, чем та, которая была в уме у Чарльза Дарвина, когда он предлагал идею естественного отбора, потому что думал, что естественный отбор — это в первую очередь агент изменения: в результате того, что нужно что-то новое, в ходе эволюции свойства организмов меняются. А я говорю, что свойства организмов оказываются законсервированными. Это связано с тем, что отбор, направленный на сохранение текущих свойств, гораздо более распространен, чем отбор, направленный на изменения, по той причине, что наш геном уже достаточно функционален, он уже достаточно хорошо выполняет свою функцию и редко когда случайные изменения этого генома делают его лучше. Как телевизор, если по нему ударить молотком, станет, скорее всего, работать хуже, иногда он будет работать так же, как до этого, и редко-редко он будет работать лучше — точно так же и наш геном: случайные мутации будут скорее вредными, чем полезными. Тем не менее доля мутаций в геноме полезна.

Мы знаем, что виды отличаются друг от друга разными признаками, в том числе и адаптивными. В чем генетическая основа адаптации и, главное, сколько этой генетической основы? Существует какое-то количество различий между разными видами. В какой доле случаев они важны? Мы можем попробовать искать гены, которые, наоборот, эволюционировали необычайно быстро. Допустим, сравним два вида, человека и шимпанзе, и будем искать те гены, которые очень быстро эволюционировали в человеческой линии после ответвления шимпанзе. Казалось бы, мы должны в такой постановке встретить гены, отвечающие за все уникальные признаки человека: за его большой мозг, прямохождение, отсутствие шерсти. Оказывается, первое, что мы видим, — это гены, которые участвуют, во-первых, в иммунитете, во-вторых, как-то задействованы в репродуктивной системе, то есть совсем не те группы генов, которые мы ожидаем. 

Почему так? Когда мы ищем быстро эволюционирующие гены, мы ищем те гены, которые быстро эволюционируют постоянно, то есть эволюционировали ускоренно в течение всех 8 миллионов лет, которые мы прожили со времен нашего общего предка с шимпанзе. Почему так? Совсем необязательно размер нашего мозга увеличивался непрерывно в течение нашей эволюции. Возможно, было всего несколько мутаций в небольшом числе генов, которые делали наш мозг больше.

Эти мутации мы таким тестом не найдем, потому что редкие адаптивные полезные мутации будут происходить в генах, которые были функциональны, для чего-то нужны и по большей части консервативны, то есть на уровне этой общей высокой консервативности полезные мутации, которые происходили как-то ускоренно, мы просто-напросто не увидим. А вместо этого мы поднимаем те гены, которые эволюционировали очень быстро все время. Это оказываются гены иммунитета, потому что иммунная система — это то, что непрерывно встречается с постоянно изменяющимися условиями среды, то есть ей приходится вновь и вновь адаптироваться к новым условиям. В «Алисе в Зазеркалье» Льюиса Кэрролла была знаменитая Черная Королева, которая говорила, что в нашей стране нужно бежать как можно быстрее только для того, чтобы остаться на том же самом месте. Эти гены ведут себя ровно так: действительно, им нужно модифицироваться непрерывно, чтобы непрерывно отражать все новые и новые атаки патогенов на наш организм. Таким образом, мы находим не то, что мы ищем.

Очевидно, нужны какие-то более хитрые тесты, которые позволят определить, что в каком-то участке действовал положительный отбор, какой-то участок был важен. Это большое направление текущих исследований. Здесь полезно сравнивать не только геномы различных видов, но и также полезные данные по изменчивости внутри одного вида по тому, какое существует разнообразие (как говорят генетики, полиморфизм) генов в человеческой популяции. Сейчас уже финишировал проект «Тысяча геномов», есть тысяча полных прочитанных генотипов людей, скоро будет несколько тысяч. Я думаю, через пять лет их, возможно, будут десятки и сотни тысяч, и это замечательный набор данных, который позволяет смотреть, какие мутации были полезными в недавней истории человека. Например, если мы видим, что какая-то мутация имеет очень высокую частоту в человеческой популяции, притом что она у наших предков была редкой или отсутствовала вовсе, с большой вероятностью значит, что эта мутация была для чего-то нужна. Всякие канонические примеры естественного отбора, действовавшего на популяцию человека, именно так устроены, — например, изменение цвета кожи при изменении широты, на которой живет человек. Все это имеет в том числе прикладное значение, потому что эволюционная геномика такого рода помогает понимать, какие мутации в нашем геноме будут особенно вредны. Допустим, человек приходит к врачу, он страдает каким-то генетическим заболеванием. Врач может прочитать полностью его геном — сейчас это становится уже достаточно дешево — и увидеть, что в этом человеке произошло несколько десятков новых мутаций, отличающих его от родителей. Какая из этих мутаций вызывает данный синдром? Здесь можно посмотреть, куда попали эти гены — в кодирующие/некодирующие участки и так далее. Кстати, если бы данные ENCODE были верны, они бы означали, что каждый из нас наследует в среднем 80 вредных мутаций от своих родителей, а не 1–10, как мы думаем, что устроено на самом деле. Это действительно важное отличие. Тем не менее можно было бы смотреть на геном, видеть, что мутации попали в какие-то позиции, и дальше приоритизировать эти позиции по тому, насколько они консервативны между видами. Если у меня случилась замена буквы, А на букву Г в месте, которое было ужасно консервативно между всеми млекопитающими, было сохранено от человека до кенгуру, то тогда, скорее всего, эта замена была вредна, потому что эта буква действительно важна и действительно соответствующая замена для человека меняет функцию соответствующего белка, его экспрессию или что-нибудь в таком духе.

Можно пытаться разными способами оценивать, какая доля замен в нашей недавней эволюции реально была адаптивной. И удивительным образом здесь до сих пор не пришли к консенсусу. В течение всего XX века доминировала дарвинистская парадигма, считалось, что бо́льшая часть того, что происходит, для чего-то нужна и полезна, что если геном изменяется, то это кому-нибудь нужно. После этого в конце 1960-х годов возникла нейтральная теория Мото Кимуры, которая говорила, что не сходятся константы и, чтобы объяснить происходящее, нужно предположить, что бо́льшая часть мутаций, которые отличают нас от других видов, нейтральна, ни на что не влияет. Дальше встал вопрос, какая из этих двух крайностей верна. Истина явно где-то посередине, то есть какая-то доля замен нейтральна, какая-то доля замен полезна, но удивительным образом даже в научной среде консенсуса о том, сколько именно замен в недавней истории, например, человека были полезными, нет. Есть некоторые оценки, они довольно сильно разнятся. Например, модельный организм, всеобщий любимец drosophila melanogaster — похоже, у нее порядка половины замен была полезной, оставшаяся половина была нейтральной или, возможно, даже чуть-чуть вредной. Наоборот, в нашей с вами недавней истории, по-видимому, бо́льшая часть замен была нейтральной. Откуда такая разница между нами и дрозофилой — тоже интересный вопрос, отдельная большая тема, там не все ясно. 

Но даже после того, как мы оценили, узнали, сколько именно замен важны, а сколько неважны, остается важный вопрос, к чему, собственно, являются эти замены адаптациями. Мы знаем для отдельных единичных замен, что они являются адаптациями к тому или иному изменению среды, но для подавляющего большинства, для миллионов из этих замен, которые, как мы думаем, были адаптивны, например, у дрозофилы, мы близко не понимаем, к чему они адаптировали эту муху. Возможно, это были адаптации тоже к каким-то новым патогенам, к каким-то изменяющимся условиям, или же это были коадаптации внутри генома, то есть изменения в одном локусе генома вели к изменениям в других локусах генома. Вот это важный открытый вопрос.

Источник: http://postnauka.ru/video/57652

Биолог Георгий Базыкин о возникновении эпидемий гриппа, причинах эволюции вируса, поисках универсальной вакцины и опасности штамма свиного гриппа (H1N1)

Люди умирают из-за эволюции. Порядка 30% смертей, происходящих на земном шаре, можно приписать эволюции простых микроорганизмов, начиная с инфекционных агентов, которые все время нас атакуют, — вирусов, грибов и бактерий — и заканчивая клетками нашего собственного организма, изменения в которых порой приводят к раку.

Одна из самых страшных инфекций — это самый обычный грипп. Ежегодно он уносит около 250 тысяч жизней, а в отдельные годы гораздо больше. Самая масштабная из известных эпидемий гриппа — знаменитая испанка 1918 года, погубившая несколько процентов населения Земли.

Штамм вируса гриппа

Как и любой биологический объект, каждый вирус непрерывно изменяется в результате происходящих в его геноме мутаций. Вирус гриппа — один из довольно быстро изменяющихся вирусов. Одна из причин — то, что его генетическая информация кодируется молекулами РНК, а не ДНК, как, например, наш геном; РНК — легко мутирующая молекула. Другая причина — на вирус непрерывно действует отбор: многие из происходящих в его геноме мутаций оказываются для него «полезными», позволяя эффективнее передаваться, например, между людьми.

Из-за накапливающихся мутаций свойства вируса гриппа постепенно изменяются. Самый заметный для нас результат мутаций — это изменения антигенных свойств вируса, то есть способности клеток нашей иммунной системы узнавать данный штамм. Такие постепенные изменения называются антигенным дрейфом. Сейчас считается, что бо́льшая часть антигенного дрейфа идет в тропических широтах, где у гриппа нет выраженных сезонных эпидемий и он держится на одном уровне в популяции человека круглый год. А вот в Северном и Южном полушариях — соответственно, в декабре—марте и в июне—октябре — каждый год возникают новые эпидемии. Обычно ВОЗ рекомендует новый состав вакцины за полгода до того, как эта вакцина реально начинает использоваться — по той причине, что ее производственный цикл довольно длинный.

Эволюция вируса гриппа

Помимо постепенного антигенного дрейфа, эволюция вируса гриппа характеризуется также антигенными сдвигами — радикальными изменениями свойств вируса, которые обычно связаны с реассортацией. У вируса гриппа геном записан на восьми отдельных сегментах, немного напоминающих человеческие хромосомы. Когда клетка хозяина заражается одновременно двумя вирусными частицами двух разных штаммов, эти сегменты могут перемешаться, и может возникнуть новая вирусная частица с новыми свойствами, состоящая отчасти из сегментов одного родительского штамма и отчасти — другого. Такие реассортантные штаммы часто отличаются по свойствам от родительских штаммов и иногда приводят к большим эпидемиям. Все крупнейшие пандемии ХХ века, о которых мы знаем, — пандемии 50-70-х годов, а также, скорее всего, испанка 1918 года — вызывались, видимо, такими реассортациями, когда штаммы, приходящие из разных видов организмов, например из птиц, свиней, лошадей, перемешивались и давали что-то новое, с чем человеческая иммунная система раньше не сталкивалась.

Предсказание мутации вируса

Предсказуема ли эволюция гриппа? В краткосрочной перспективе — да. Недавние научные работы показывают, что можно отчасти предсказать будущую эволюцию вируса, если знаешь о его предыдущей эволюции. Можно, как любят эволюционисты, построить эволюционное дерево. Причем у обычного вируса гриппа, А оно имеет очень характерную форму: это отдельный ствол, от которого отходят коротенькие веточки. Когда вы видите дерево такой формы, вы почти всегда можете быть уверены, что имеете дело с патогеном. Есть одна-единственная линия, которая оказывается эволюционно успешной, и она характеризуется быстрыми изменениями, так что коллективной иммунной системе человечества приходится все время стрелять по движущейся мишени. От нее ответвляются другие линии, которые в конце концов вымирают. Тем не менее некое разнообразие существует постоянно.

Для того чтобы хотя бы примерно понять, глядя на разнообразие текущего года, какой из наблюдаемых в текущем году штаммов даст эпидемию в следующем году, надо смотреть на то, какими мутациями отличаются штаммы друг от друга. Если вирус накопил большое количество мутаций в своих эпитопах, то есть в тех местах своих поверхностных (торчащих наружу) белков, которые «видны» иммунной системе, то, скорее всего, он для иммунной системы будет незаметен, а потому с большой вероятностью эффективен. Наоборот, если у него были какие-то мутации во внутренних генах, то эти мутации с большой вероятностью были вредными — они делают вирус менее приспособленным, и такие линии будут вымирать. Можно построить математическую модель, исходя из числа мутаций в эпитопах и других местах, которая предсказывает будущую эволюционную успешность вируса. Кроме того, можно изучить, насколько данный штамм вируса был эволюционно успешным до сих пор, и экстраполировать это в будущее. Такие подходы имеют ограничения; например, они пока не учитывают взаимодействия между генами. У вируса гриппа 11 генов, и они все друг с другом взаимодействуют довольно сложным образом. При составлении прогнозов такого рода соображения пока обычно опускаются, хотя разные группы, в том числе и наша, показали, что они на самом деле важны. Тем не менее в краткосрочной перспективе они важны.


Предсказывать долгосрочную эволюцию вируса, в том числе антигенные сдвиги, гораздо сложнее. Как минимум для этого надо научиться понимать, какие именно из ныне наблюдаемых штаммов дадут реассортант, который может привести к следующей серьезной эпидемии. Такого рода предсказания мы делать совсем не умеем, потому что здесь очень много привходящих факторов. Здесь важно смотреть, с кем больше взаимодействует человек, важно пытаться предсказывать, какие именно штаммы с большей вероятностью легче «научатся» передаваться от человека к человеку.

Как возникают эпидемии

Эпидемии могут вызывать штаммы, присутствовавшие в популяции раньше. Например, текущая эпидемия 2016 года вызвана вирусом гриппа, впервые замеченным у людей в 2009 году. Однако обычно самые серьезные эпидемии вызываются штаммами, новыми для человека. Чтобы случилась такая эпидемия, должно произойти несколько событий. В каком-то виде животных, с которыми взаимодействует человек, должен возникнуть вариант патогена, способный заражать людей; этот вариант должен передаться человеку; наконец, как правило, он должен приобрести дополнительные мутации, позволяющие ему заражать людей эффективно. Вероятность каждого из этих событий оценить очень сложно, поэтому заранее предсказывать эпидемии мы не умеем.

Свиной грипп H1N1

В этом году около двух третей всех случаев гриппа вызываются пандемическим штаммом H1N1 2009 года, известным под именем «свиной». Этот вирус действительно был, по-видимому, получен человеком от свиней, хотя то же самое верно для многих других вирусов: передача от свиней — это довольно частый механизм возникновения новых штаммов у человека. Отличительное свойство H1N1/09 — его очень интересное происхождение: некоторые его сегменты пришли из птичьего гриппа, некоторые — из свиного, некоторые — из обычного человеческого H3N2, который до сих пор вызывал все инфекции. Плавильным котлом, где все эти сегменты встретились друг с другом, стали свиньи. Сейчас ясно, что смертность от H1N1/09 приблизительно такая же, что и от обычного гриппа, которым мы болели каждый год до этого (хотя тут есть нюансы). Фактически в этом году H1N1/09 стал сезонным гриппом, и возможно, что он останется с нами еще на много лет.

Универсальная вакцина от гриппа

От гриппа существует довольно эффективная вакцина. Но проблема в том, что она все время устаревает, поскольку каждый год вирус эволюционирует, изменяя свои антигенные свойства и становясь снова незнакомым для нашей иммунной системы. Вакцину в результате приходится постоянно обновлять. Каждый год специалисты из Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) рекомендуют всем производителям новый состав так называемой трехвалентной вакцины, перечисляя те три штамма, которые должны быть в нее заложены. Лучше всего трехвалентная вакцина защищает именно от них. Хотя, конечно, существует перекрестный иммунитет, и от штаммов, похожих по антигенным свойствам на эти три штамма, она будет защищать тоже неплохо. Тем не менее прививаться от гриппа нам рекомендуют каждый год, и это правильно. Трехвалентная вакцина этого года включает в себя H1N1/09, так что те, кто прививался осенью, сейчас, скорее всего, в выигрыше. Прививка не гарантирует, что вы не заболеете, но снижает вероятность этого.

Предсказания того, как именно пойдет эволюция гриппа, были бы менее актуальными, если бы мы научились делать универсальную вакцину, защищающую от всех штаммов. Пока такой вакцины нет, хотя несколько кандидатов проходят клинические испытания. Сложность в том, что иммунной системе «видны» как раз те поверхностные белки вируса (гемагглютинин и нейраминидаза), которые вирус легко и безболезненно для себя может изменить. Поэтому вакцинацией трудно объяснить иммунной системе, во что ей, собственно, необходимо целиться.

Искусственный синтез штамма гриппа

Была нашумевшая работа одной группы из Голландии и группы из Японии, где исследователи пытались вручную синтезировать штамм птичьего гриппа, который был бы способен передаваться между млекопитающими. Это им удалось. Их работа считалась этически спорной, потому что все боялись, что синтезированный штамм может «убежать» из лаборатории, что его гены не стоит выкладывать в открытый доступ, потому что кто-нибудь злонамеренно сможет такое синтезировать. Тем не менее теперь мы знаем, какими свойствами может обладать тот штамм птичьего гриппа, который сможет передаться человеку.

Источник: http://postnauka.ru/faq/58683
1 2 3 ... 10