Сколько времени уходит на создание вакцины

Микроскопические паразиты-убийцы из космоса: что такое вирусы и как с ними бороться

Все сейчас говорят о вирусах: коронавирус, грипп, ВИЧ, гепатит, ВПЧ, оспа и т.д. В мире существует более тысячи видов вирусов, способных поражать различные живые клетки, да практически все виды клеток. А что же такое вирусы и с чем их едят (в прямом и переносном смысле)? Где они живут, как попадают к нам в организм, что там делают и есть ли лекарства против них? Статей и постов в интернете много, в том числе, антинаучных и дилетантских. Поэтому ТИА обратилось за информацией в Тверской медуниверситет, к профессору кафедры микробиологии и вирусологии, доктору медицинских наук, декану фармацевтического факультета Юлии Червинец.

Что такое вирус и в чём отличие от бактерий?

Название «вирус» произошло от латинского слово virus и переводится как «яд». По сути, это мельчайшие внутриклеточные микробы-паразиты, потому что живут и размножаются они только внутри хозяина — практически во всех живых организмах (бактериях, грибах, растениях, животных и человеке). Несмотря на своё «коварство», все вирусы имеют примитивное строение: одна нуклеиновая кислота (ДНК или РНК), окруженная одной или несколькими оболочками. Различают просто устроенные вирусы (безоболочечные) и сложно устроенные вирусы (оболочечные). К простым вирусам относят: вирусы полиомиелита, гепатита А, аденовирусы. Примеры сложных вирусов: гепатит В, грипп, парагрипп, корь, ВИЧ, герпес. Различаются вирусы и по форме:

  • палочковидная (вирус табачной мозаики)
  • пулевидная (вирус бешенства)
  • сферическая (вирусы полиомиелита, ВИЧ)
  • нитевидная (филовирусы)
  • в виде сперматозоида (многие бактериофаги).

Размеры вирусов настолько малы (18-400 нм), что увидеть их можно только с помощью электронного микроскопа. Единицы измерения — нанометры, в отличие от бактерий (микрометры, мкм). Кстати, вирусы приблизительно в 100 раз меньше бактерий. Наиболее мелкими вирусами являются вирус полиомиелита (20 нм), гепатита А (30 нм), гепатита С (50 нм), вирус бешенства (170 нм), наиболее крупным — вирус натуральной оспы (350 нм).

От бактерий вирусы отличаются не только размерами, но и количеством генов (минимальное у вирусов от 4 до сотни, у бактерий — от 3000); нуклеиновыми кислотами (вирусы содержат только одну — ДНК или РНК, а бактерии — обе); количеством ферментов и, конечно же, самой формой жизни: вирусы размножаются только внутри живых существ, а бактерии — свободноживущие.

Интересный факт: первооткрыватель вирусов и основоположник вирусологии — русский ученый Д.И. Ивановский. В 1892 году описал необычные свойства возбудителей болезни табака (табачной мозаики), которые проходили через бактериальные фильтры и были названы «фильтрующимися частицами».

Жизненный цикл вирусов состоит из нескольких этапов:

1. Вирус прикрепляется к поверхности чувствительной клетки. Для каждого вируса есть свои чувствительные клетки, например, для гепатита — клетки печени, для гриппа — клетки дыхательных путей и т.д.
2. Проникновение вируса в клетку: либо его оболочка сливается с мембраной клетки или клетка сама его захватывает и поглощает.
3. Далее в клетке идёт процесс как бы «раздевания» вируса от всех его оболочек и активация его нуклеиновой кислоты.
4. Начинается синтез нуклеиновых кислот и белков вируса, т.е. вирус подчиняет системы клетки хозяина и заставляет их работать на своё воспроизводство.
5. Сборка вируса — многоступенчатый процесс, включающий в себя соединение всех компонентов.
6. Последний этап — выход вирусных частиц из клетки взрывным путем или почкованием. Полный цикл размножения вирусов завершается через 5-6 ч (вирус гриппа) или через несколько суток (вирус кори). Из погибающей клетки, которая длительное время может сохранять жизнеспособность, одновременно выходит большое количество вирусов. В результате пораженные вирусом клетки в основном погибают от истощения, а новые вирусы завоевывают и разрушают другие клетки. Но возможна и так называемая онкогенная трансформация клетки: тогда в организме появляется и начинает расти из мутированных клеток раковая опухоль.

Сколько вирус может жить вне организма хозяина и где?

Как правило, большинство вирусов малоустойчивы во внешней среде: они становятся инертны и погибают от многих причин, если снова не попадут в чувствительную клетку. Некоторые вирусы во внешней среде могут образовывать кристаллы, что свойственно только неживой материи.

Вирусы быстро погибают под действием солнечных лучей, ультрафиолета, стандартных веществ для дезинфекции. В воздухе помещений вирусы могут сохраняться несколько часов. При кипячении полностью инактивируются в течение нескольких минут.

Однако вирусы устойчивы к низким температурам: сохраняют свою жизнеспособность при t +4°С в течение нескольких недель, а при замораживании — в течение нескольких месяцев, а иногда и лет (особенно супернизких температурах).

Устойчивость вируса на различных поверхностях различна и зависит от температуры. На бумаге вирус разрушается за 3 часа, на банкнотах — за 4 дня, на дереве и одежде — за 2 дня, на стекле — за 4 дня, на металле и пластике — за 7 дней. Кстати, на внутреннем слое использованной маски они могут жить 7 дней, а на внешней поверхности маски — даже более недели (данные соответствуют условиям при температуре +22 °С и влажности 65 %).

Есть и исключения. Некоторые вирусы обладают значительной устойчивостью при комнатной температуре: вирус гепатита В сохраняет жизнеспособность в течение трех месяцев, гепатита А — в течение нескольких недель. ВИЧ сохраняется в высохшей крови до двух недель, в донорской крови вирус остается жизнеспособным в течение нескольких лет.

Что такое штаммы и почему вирусы мутируют?

Штамм (от нем. Stamm — «ствол,род») — чистая культура вирусов, изолированная в определённое время и в определённом месте. Один и тот же штамм не может быть выделен второй раз из того же источника в другое время. В зависимости от среды обитания — почва, вода, воздух, время года, чувствительный организм (человек, животные, птицы) — вирусы подразделяют на штаммы. Например, водный штамм, весенний, птичий, свиной и т.п. Во внешней среде геном вируса подвержен различным воздействиям, например, ультрафиолетовое облучение, солнечная радиация, химические вещества, что приводит к различного рода мутациям, т.е. изменениям в структуре нуклеиновой кислоты. В зависимости от характера мутаций вирусы могут изменять свои свойства, скажем, сменить хозяина. Так, вирус гриппа, который поражал только птиц, стал поражать и людей.

Как часто происходит в мировом научном сообществе открытие нового вируса?

Ученые каждый год открывают новые вирусы. Так, в 1972 г. открыт вирус Эбола, 1980-1989 гг. — вирусы иммунодефицита человека, гепатита Е и С, коронавирус человека впервые был выделен в 1965 году от больных ОРВИ. В Китае 2002—2003 годах была зафиксирована вспышка атипичной пневмонии или тяжелого острого респираторного синдрома (ТОРС, SARS). Заболевание было вызвано штаммом коронавируса SARS-CoV. В результате болезнь распространилась на другие страны, всего заболело 8273 человека, 775 умерло (летальность 9,6 %). И вот в 2019 году появился новый штамм коронавируса CoViD 19, который вызвал пандемию.

Так откуда берутся вирусы?

Вопрос риторический. Пока ответа у науки нет. Может быть, они были привнесены из космоса на космических телах. Ведь при низких температурах они могут сохраняться неопределенно долгое время.

Как они попадают в организм человека/животного и т.д.?

Разными путями: воздушно-капельным (корь, грипп, ветряная оспа), половым (ВИЧ, вирус простого герпеса 2 типа), через кровь (гепатит В,С, ВИЧ), через инфицированные продукты (гепатит А, Е) или через членистоногих (скажем, клещей). Различают вирусы, вызывающие инфекции с преимущественным поражением органов дыхания (респираторные), кишечника (ротавирусы), печени (вирус гепатита), иммунной (ВИЧ) или нервной системы (бешенство, энцефалит).

Как организм реагирует на вирус?

Частицы самого вируса, а также биологически активные вещества, выделяющиеся при разрушении наших клеток, могут вызвать повышение температуры тела, тошноту, рвоту, сильную слабость, головокружение вплоть до потери сознания, нарушение работы сердечно-сосудистой системы и др. На фоне нарушения функционирования различных органов и систем к вирусной инфекции может присоединиться бактериальная (стафилококки, стрептококки, кишечные бактерии) и грибковая (дрожжевые грибы), усугубив воспалительный процесс с тяжелыми последствиями вплоть до летального исхода.

Как наш организм борется?

Однако организм человека не простая мишень для атаки болезнетворных микроорганизмов, он активно борется, и в этом нам помогает иммунная система. Вырабатываются специфические, нейтрализующие данный вирус антитела, формируются клетки-«убийцы» или Т-лимфоциты, которые уничтожают как поражённые, инфицированные клетки, так и сам вирус. Но иммунной системе нужно время, чтобы вычислить «чужака», «вирусного преступника», который не просто прячется внутри наших клеток, но и старается обмануть иммунную систему. Например, новое или мутировавшее поколение вируса наша иммунная система поначалу не видит. Конечно же, со временем все вирусные клетки распознаются, но к сожалению, с потерей драгоценного времени для нашего организма.

Возможно ли повторное заражение одним и тем же вирусом?

Наше здоровье зависит напрямую от активности и лабильности иммунной системы. Если она работает со сбоями и не справляется с негативным воздействием патогенов, заболевание может перейти в хроническую форму вплоть до смертельного исхода. Поэтому повторное заражение этим же вирусом возможно. Другая причина появления рецидива заболевания — мутации вируса. Если вирус стабилен, то наша иммунная система запоминает его и, как правило, повторных случаев инфицирования не бывает. Но если вирус подвергается изменчивости, то попав в организм человека, он воспринимается уже как новый вирус.

Есть ли лекарственные препараты для лечения вируса? Что может убить вирус?

Да есть, но не против всех вирусов. Антибиотики, применяемые при лечении бактериальных инфекций, здесь совершенно не работают, т.к. они воздействуют на структуры клетки только бактерий. В случае вирусной инфекции нужны препараты, которые блокируют различные этапы размножения вируса в клетке. Таким неспецифическим веществом является интерферон, который вырабатывается клетками организма человека (кишечника, печени).

Если выработка интерферона недостаточна, то можно применить индукторы интерферона, например: ламовакс, курантил, дибазол, адаптогены растительного (элиутерококк, оралия) и животного происхождения (вытяжка из мидий). Активно действуют при респираторных вирусных заболеваниях препараты интерферона — виферон, амиксин и др. Подавляют активность вируса гриппа на ранних стадиях ремантадин, амантадин, арбидол. Герпес подавляет ацикловир (зовиракс) и т.п. Однако пока точно неизвестны препараты, подавляющие репродукцию коронавируса. К специфическому лечению от коронавируса относится введение плазмы от переболевших людей, которая содержит антитела, но этот метод находит ограниченное применение.

Зачем нужна вакцинация? Как и из чего делают вакцины?

По сути, вакцины — это препараты для создания искусственного активного иммунитета. Термин «вакцина» произошел от французского vacca — «корова». Его ввел Л. Пастер в честь Дженнера, применившего вирус коровьей оспы для иммунизации людей против натуральной оспы человека. Вакцины — это препараты, содержащие сами микроорганизмы (убитые или живые ослабленные), части микроорганизмов, а также анатоксины (токсин, лишенный своих ядовитых свойств, но сохранивший свойства активировать иммунный ответ). После введения вакцины вырабатываются специфические антитела, которые нейтрализуют, прежде всего, поверхностные рецепторы вируса, с помощью которых он проникает в клетку. Таким образом блокируется основной механизм проникновения вируса в клетку. Многие вакцины создают пожизненный иммунитет у человека, например, вакцина от гепатита В, кори, краснухи, полиомиелита, эпидемического паротита.

Сколько времени уходит на создание вакцины?

На создание вакцины уходит 1-2 года, в течение которого должны пройти многочисленные проверки на эффективность и безопасность препарата, испытания на животных, потом на людях-добровольцах, а после — наладить массовое фармацевтическое производство.

Что представляют собой тесты на вирус? Как в лабораториях выявляют положительные результаты анализов?

Диагностика вируса основана на определении структуры вируса (специфических рецепторов и нуклеиновой кислоты), а также противовирусных антител у переболевших людей. Используются различные реакции: иммуноферментный анализ (ИФА), полимеразная цепная реакция (ПЦР). Время диагностики зависит от производителя тестов — от нескольких часов до 1 суток.

Несколько примеров самых массовых с убийственных с точки зрения эпидемий вирусов в истории человечества

Вирусы гриппа постоянно циркулируют среди населения, вызывая сезонные подъемы заболевания, периодически приобретающие характер эпидемий и даже пандемий. Эпидемии гриппа наносят огромный экономический ущерб, приводят к людским потерям. Это, прежде всего, относится к вирусам типа А, который каждые 2-3 года вызывает эпидемии, а несколько раз в столетие — пандемии с числом заболевших 1-2 млрд. человек. Эпидемии, вызываемые вирусом типа В, повторяются через 3-6 лет.

Пандемии гриппа, вызванные мутированными вирусами, против которых у людей нет иммунитета, возникают 2-3 раза в 100 лет. Пандемия гриппа 1918—1919 («испанка», штамм H1N1) унесла жизни 40-50 миллионов человек. Предполагают, что вирус «испанки» возник в результате рекомбинации генов вирусов гриппа птиц и человека. В 1957—1958 была пандемия «азиатского гриппа», вызванная штаммом H2N2; в 1968—1969 — пандемия «гонконгского гриппа» (H3N2).

С 2009 появилось новое заболевание людей и животных, вызываемое штаммами вируса гриппа А/H1N1, А/H1N2, А/H3N1, А/H3N2 и А/H2N3, известных под общим названием «вирус свиного гриппа». Он распространён среди домашних свиней, а также может циркулировать в среде людей, птиц и др. видов; этот процесс сопровождается его мутациями.

Как уберечься от вирусов? Существуют ли действенные меры профилактики и гигиены?

Выделяют специфические и неспецифические способы профилактики вирусных инфекций. Специфические заключаются в использовании вакцин, при их наличии. При их введении у человека формируется как правило пожизненный иммунитет (вакцина от кори, краснухи, эпидемического паротита, ветряной оспы, гепатита В). Существует также экстренная профилактика. Ее проводят во время эпидемического подъема заболеваемости. Для экстренной профилактики, например, гриппа применяют противовирусные химиопрепараты: ремантадин (активен только против вирусов типа А), арбидол, амиксин, оксалиновую мазь и др. Используют также интерферон, дибазол, различные индукторы интерферона (например, элеутерококк, продигиозан).

Против многих вирусных инфекций вакцин не существует. В этом случае помогает неспецифическая профилактика. Существуют ряд общих правил:

— соблюдать личную гигиену (мойте руки перед приемом пищи, после использования туалета; не трогайте грязными, немытыми руками нос, глаза, рот).
— обязательно поддерживать здоровый образ жизни с помощью сбалансированного питания, занятий физкультурой, прогулок на свежем воздухе и многое другое.

Но для каждого вируса неспецифическая профилактика своя. Если речь идет о вирусах, передающихся воздушно-капельным путем, то необходимо придерживаться следующих правил:

— надевать маски, причем на больного человека, чтобы исключить попадание в пространство крупных частиц слюны при кашле и чихании, мелкие же частицы она не задерживает;
— тщательно убирать помещения, так как вирус любит теплые и пыльные помещения, поэтому стоит уделить время влажной уборке и проветриванию;

— избегать массовых скоплений людей и воздержаться от походов в общественные места.

Если вирус передается с помощью фекально-орального механизма, например, вирус гепатита А, то необходимо соблюдать следующее:

— употреблять чистую или кипяченую воду;
— мыть фрукты, ягоды, овощи кипяченой водой:
— поливать свой сад и огород проточной водой.

Если вирус передается через кровь, например, вирус гепатита В,С, ВИЧ, то необходимы:

— дезинфекция, стерилизация медицинских изделий;
— обследование доноров крови;
— не употреблять наркотики;
— использовать индивидуальные предметы личной гигиены;
— быть осторожными с маникюром, пирсингом и татуировками, делать это только в профессиональном салоне.

Если вирус передается половым путем, например, ВИЧ, то нужно:

— исключить незащищенные половые контакты, если вы не уверены в своём партнёре;
— использовать барьерные средства контрацепции, если вы не знаете статус своего партнера.

Источник

Непобедимый враг.

В настоящее время на Земле бушует сразу несколько пандемий. Виновником одной из них является коронавирус SARS-CoV-2, а другая разгорелась ровно 40 лет назад, когда ученые столкнулись с неизвестным и смертельным на тот момент заболеванием. Сейчас оно известно под названием СПИД. Вызывается вирусом иммунодефицита человека. До сих пор не существует ни прививки, ни гарантированного излечения от инфекции, которая продолжает уносить жизни тысяч людей. «Лента.ру» рассказывает об истории ВИЧ-пандемии и о том, как ей можно противостоять.

Неизвестная зараза

5 июня 1981 года Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) сообщили о необычных случаях пневмонии, вызванной микроскопическим грибом Pneumocystis jirovecii, у пяти ранее здоровых молодых людей гомосексуальной ориентации в Лос-Анджелесе. Этот тип инфекции встречается исключительно у пациентов с тяжелым иммунодефицитом. У всех пяти мужчин, двое из которых вскоре умерли, был обнаружен цитомегаловирус (ЦМВ или вирус герпеса пятого типа), который способен вызвать заболевания различной тяжести. Изначально врачи предположили, что причиной пневмонии является ослабление иммунитета, вызванного именно ЦМВ. Однако чтобы подтвердить это, требовалось больше данных.

Тогда еще никто не догадывался, что это лишь первый сигнал будущей пандемии смертельно опасного и коварного вируса, который скрыто подрывает защиту организма и доводит его до терминального состояния в течение десятилетия. Вскоре появилось сообщение, что у 26 мужчин гомосексуальной ориентации была выявлена саркома Капоши — раковое заболевание в необычно агрессивной форме. У некоторых это сопровождалось такими инфекциями, как пневмоцистная пневмония и некротирующий токсоплазмоз центральной нервной системы. Саркома Капоши обычно встречается у пожилых мужчин, поэтому вспышка этого заболевания у молодых людей, у которых также выявлялась пневмоциста, заставило ученых предположить, что она как-то связана с пятью предыдущими случаями пневмонии.

К концу года врачи зафиксировали 270 случаев тяжелого иммунодефицита среди геев, при этом 121 пациент скончался. В июне 1982 года количество случаев среди мужчин-геев в Южной Калифорнии позволило предположить, что причина иммунодефицита была половой, и синдром назвали иммунодефицитом, связанным с геями (или GRID). Позже, в том же месяце, странная болезнь была зарегистрирована у больных гемофилией и гаитян, что заставило многих специалистов предположить, что первоначально инфекция возникла на Гаити и связана не только с гомосексуалами. В сентябре CDC впервые использовал термин «СПИД» (синдром приобретенного иммунодефицита), описывая его как какое-либо заболевание (пневмоцистная пневмония, саркома Капоши и другие оппортунистические инфекции), возникающее из-за дефекта иммунной системы у пациента, у которого не обнаруживаются другие причины снижения устойчивости к этому заболеванию.

В тот момент еще не существовало надежного метода выявления СПИДа, а специалисты не знали, что его вызывало, и как он передавался. В январе 1983 года СПИД был обнаружен у женщин, которые являлись сексуальными партнерами больных мужчин. Это позволило ученым предположить, что заболевание могло передаваться через гетеросексуальный контакт. СПИДом начинали болеть и дети, которые могли заразиться от матерей до или после своего рождения. Хотя патоген еще не был выделен, эпидемиологи смогли определить все основные пути его передачи, исключив случайный контакт, пищу, воду, воздух и поверхности. К концу 1983 года в США было известно о 3064 случаях СПИДа, при этом 1292 человека умерли. Через 30 лет число смертей в мире вырастет почти до миллиона.

Разрушитель иммунитета

В 1983 году вирус, вызывающий СПИД, был независимо выделен несколькими лабораториями. В институте Пастера (Франция) группа специалистов под руководством Люка Монтанье назвали LAV (вирус, ассоциированный с лимфаденопатией), а ученые Национального института рака (США) обнаружили у больного СПИДом вирус, который они отнесли к группе Т-лимфотропных вирусов человека (HTLV). Позднее они объявили, что обнаруженный ими ретровирус HTLV-III, скорее всего, является причиной СПИДа и идентичен вирусу LAV. В 1986 году стало ясно, что HTLV-III и LAV являются одним и тем же вирусом. В 1984 году ученые Калифорнийского университета также выделили у больных то, что они называли СПИД-ассоциированным ретровирусом.

В 1984 году ученые были уверены, что LAV (или ВИЧ) является возбудителем СПИДа. Доказательством связи между ВИЧ и СПИДом служило то, что вирус всегда выделялся у пациентов со СПИДом или даже до того, как у них развивался иммунодефицит. Исследователи успешно культивировали патоген на активированных Т-лимфоцитах, экспрессирующих гликопротеин CD4, которые погибали из-за вируса, и даже охарактеризовали его геном, который оказался длиннее ретровирусных геномов, известных к тому времени.

Внутренняя война

ВИЧ прочно прикрепляется к CD4 и дополнительным клеточным рецепторам CXCR4 или CCR5 (или к обоим). После этого мембрана клетки и вирусная оболочка сливаются, а патогенная РНК проникает внутрь. Путем обратной транскрипции на основе вирусной РНК синтезируется ДНК, которая отправляется в ядро клетки и встраивается в человеческий геном. Для встраивания необходимо, чтобы лимфоциты были активированными, для чего им необходимо распознать антигены. Встроенная вирусная ДНК называется провирусом и является источником вирусной матричной РНК, которая проникает в цитоплазму, где участвует в сборке белков ВИЧ.

И вирусные белки, и РНК, которая составляет геном ВИЧ, перемещаются к мембране клетки, где происходит сборка вирионов — полноценных вирусных частиц. Вирионы отрываются от поверхности клетки, разрушая мембрану и вызывая ее гибель. За восемь часов они должны инфицировать новые клетки, прежде чем погибнуть. Развивается острая фаза ВИЧ-инфекции, так как вирус начинает поражать различные ткани и органы. Пациент чувствует гриппоподобные симптомы, включая лихорадку и недомогание. После следует скрытый период заболевания.

Естественно, иммунная система пытается бороться с вирусом, замедляя прогрессирование заболевания. Однако ВИЧ постепенно уничтожает клетки с CD4, а вирус размножается. Скрытый период длится 5-10 лет и может характеризоваться увеличением лимфатических узлов, что и называется лимфаденопатией. Однако в конце концов начинается угнетение иммунитета, начинают проявляться сопутствующие заболевания, например, герпес. СПИД — последняя, терминальная стадия ВИЧ-инфекции. Иммунитет человека угнетен настолько, что возникают опухоли и развиваются оппортунистические инфекции, которые и приводят к гибели человека в отсутствие лечения всего за один-три года.

Бесконечное лечение

Основным способом сдерживания ВИЧ-пандемии является профилактика. Следует знать, что заражение может осуществляться через контакт слизистой оболочки или поврежденной кожи с зараженными биологическими жидкостями, например, кровью, спермой, грудным молоком или секретом влагалища (но не слюной). Основные пути передачи: незащищенный половой акт, вне зависимости от сексуальной ориентации, употребление наркотиков через инъекции, грудное вскармливание и переливание крови.

В настоящий момент полное излечение человека с помощью антиретровирусной терапии невозможно именно из-за провирусов, которые могут активироваться даже после длительной антиретровирусной терапии. В то же время правильная терапия способна отсрочить наступление СПИДа на неограниченно долгий срок, вероятно, на всю жизнь. В настоящее время активно развивается технология CRISPR/Cas9, с помощью которой можно вносить изменения в ДНК клеток человека. Считается, что она может стать основой для эффективной терапии, элиминирующей провирусы из генома зараженных клеток.

Существуют люди, обладающие генетически обусловленной защитой против определенных штаммов ВИЧ. Это объясняется наличием мутаций в клеточных рецепторах, которые ВИЧ использует для заражения клеток. Некоторые препараты, применяющиеся для лечения инфекции, нацелены на те компоненты вируса, что взаимодействуют с этими рецепторами. Разработано несколько десятков терапевтических средств, блокирующих разные этапы заражения вирусом клетки, начиная от его проникновения и заканчивая формированием вирионов.

Только два человека в истории, несомненно, полностью излечились от ВИЧ, однако эти случаи являются исключительными: лечение было осуществлено через трансплантацию костного мозга от донора с мутацией в гене CCR5. Такая терапия не является безопасной и применяется только в исключительных случаях, например, при лечении рака крови. Врачи предполагают, что есть еще третий случай полного излечения благодаря антиретровирусной терапии, однако, в этом случае нельзя исключать возможность рецидива заболевания.

Источник

Почему некоторое время невозможно было выяснить природу вирусов

Опишите различия между вирусами и бактериями в строении и обмене веществ. Являются ли вирусы живыми организмами?

Вирусы — неклеточная форма жизни.

1. Бактерии имеют клеточное строение и собственный обмен веществ.

2. Вирусы не имеют клеточного строения и собственного обмена веществ (облигатные паразиты).

3. Вирусы не могут размножаться вне живых клеток. Бактерии размножаются самостоятельно делением клетки.

Наличие генов и способность размножаться позволяет причислить вирусы к живым, а отсутствие синтеза белка и невозможность самостоятельного развития относит их к неживым биологическим организмам.

Дополнительно.

1) Вирусы обладают только одним видом нуклеиновой кислоты (вирусы содержат либо ДНК, либо РНК);

Вирусные частицы (вирионы) – это не клетки:

вирусы гораздо меньше клеток;

вирусы гораздо проще клеток по строению – состоят только из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки, состоящей из множества одинаковых молекул белка.

2) Состав бактерии входит ДНК, РНК, рибосомы и клеточная мембрана.

3) Если вирусы выделить в чистом виде, то они существуют в форме кристаллов (у них нет собственного обмена веществ, размножения и других свойств живого). Из-за этого многие ученые считают вирусы промежуточной стадией между живыми и неживыми объектами.

Вирусы также способны вступать в союз с бактериями и мутировать. Они могут передавать информацию через обмен РНК и уходить от иммунного ответа, игнорируя лекарства и вакцины. Вопрос о том, является ли вирус живым, остается открытым до сих пор.

Источник



§ 45. Неклеточные формы жизни – вирусы

Вирусы устроены достаточно просто. Отдельные частицы вирусов – вирионы – состоят из нуклеиновой кислоты и белков. Генетический аппарат вирусов может быть представлен молекулой ДНК или РНК. Нуклеиновая кислота составляет сердцевину вируса и защищена белковой оболочкой, которую называют капсидом, причём она может быть упакована в капсиде спирально или свёрнута в клубок. Капсид вируса построен из множества субъединиц белка и в зависимости от их расположения имеет различную конфигурацию.

Зпболевания, которые вызываю вирусы: Герпес, грипп, ВИЧ, полиомиелит.

Вопросы и задания

1. Кем и когда были открыты вирусы? Используя рис. 177–179, сравните строение различных вирусов. Отметьте черты сходства и различия.

Вирусы открыл в 1892 г. русский учёный Дмитрий Иосифович Ивановский при изучении мозаичной болезни табака.

Форма вирусов разнообразна: многогранная в виде икосаэдра (вирус полиомиелита) или додекаэдра (вирус герпеса), палочковидная или нитевидная (вирус табачной мозаики), булавовидная (бактериофаги), округлая форма (вирус гриппа). Большинство вирусов имеют симметричную структуру. Некоторые вирусы обладают более сложным строением, кроме сердцевины и капсида у них может быть ещё дополнительная белково — липидная мембрана.

2. Чем может быть представлен генетический аппарат вирусов? На какие две группы их можно разделить? Приведите примеры таких вирусов.

Генетический аппарат вирусов может быть представлен молекулой ДНК или РНК.

ДНК — содержащие вирусы: герпес, гепатит В.

РНК — содержащие вирусы (ретровирусы): грипп, ВИЧ.

3. Как происходит проникновение бактериофага и ВИЧ в клетку — хозяина? В чём их сходство и различие? Какие вещества участвуют в этих процессах?

В головке большинства фагов в качестве нуклеиновой кислоты содержится ДНК. На конце хвоста располагаются хвостовые нити (отростки), которые контактируют с рецепторными участками на поверхности бактериальной клетки и закрепляют бактериофаг. Базальная пластинка хвоста содержит фермент, разрушающий клеточную стенку бактерии, что обеспечивает проникновение ДНК вируса. По хвостовому каналу ДНК вируса вспрыскивается в клетку бактерии. Она встраивается в бактериальную ДНК, подавляя при этом синтез бактериальных белков. Вместо них синтезируются ДНК, РНК и белки бактериофага. В бактериальной клетке происходит сборка новых частиц бактериофага, которые покидают погибшую бактерию и внедряются в новые.

Вирионы ВИЧ имеют округлую форму и диаметр 100–120 нм. Наружная белково — липидная мембрана, позаимствованная от клетки — хозяина, пронизана собственными белками вируса. Они играют важную роль в процессе проникновения вируса в клетку — мишень. Под мембраной располагается белковый капсид, образующий промежуточную оболочку. Под ним сердцевина вируса – нуклеоид, белковая оболочка которого имеет форму усечённого конуса. Внутри нуклеоида находятся две молекулы РНК и фермент обратная транскриптаза (ревертаза). Этот фермент катализирует реакцию обратной транскрипции в клетках. Процесс поражения клетки — мишени протекает следующим образом. На поверхности клетки имеются специфические белки — рецепторы, с которыми способны связываться наружные белки вируса. При контакте с клеткой — мишенью белок вируса выдёргивается и освобождается «остриё» – другой белок, который способен повреждать клеточную мембрану. Вирусная мембрана сливается с клеточной, и содержимое вируса поступает в клетку. После проникновения вируса с помощью фермента обратной транскриптазы на матрице вирусной РНК синтезируется вначале одна цепь вирусной ДНК, а затем в процессе репликации – вторая цепь. В результате этого процесса вирусная ДНК замыкается в кольцо и встраивается в геном клетки — мишени. На матрице вирусной ДНК начинаются процессы транскрипции и трансляции, синтезируются вирусные РНК и белки. После завершения процессов синтеза происходит сборка

4. В чём суть процесса обратной транскрипции? Какой фермент катализирует этот процесс? Какое значение это имеет для жизненного цикла вируса?

Этапы обратной транскрипции могут варьироваться в зависимости от семейства вирусов, т.е. от вида их нуклеиновых кислот. Рассмотрим сначала те вирусы, которые используют ревертазу. Здесь процесс ОТ делится на 3 этапа: 1) Синтез « — » цепи РНК на матрице «+» цепи РНК.

2) Разрушение «+» цепи РНК в комплексе РНК — ДНК с помощью фермента РНКазы Н.

3) Синтез двухцепочечной молекулы ДНК на матрице « — » цепи РНК. Такой способ размножения вирионов характерен для некоторых онкогенных вирусов и вируса иммунодефицита человека (ВИЧ).

Еще один способ обратной транскрипции осуществляется на основе действия РНК — синтетазы. В этом случае отсутствует третья стадия ОТ – образование двухцепочечной ДНК, а вместо этого на матрице вирусной « — » цепи РНК синтезируется «+» цепь РНК и наоборот.

Процесс ОТ имеет первостепенное значение в жизненном цикле многих вирусов (в первую очередь ретровирусов, таких как ВИЧ). РНК вириона, атаковавшего клетку эукариот, становится матрицей для синтеза первой цепочки ДНК, на которой не трудно достроить и вторую цепь. Полученная двухцепочечная ДНК вируса встраивается в геном эукариот, что приводит к активации процессов синтеза белков вириона и появлению большого количество его копий внутри зараженной клетки. В этом и заключается основная миссия ревертазы и ОТ в целом для вируса.

5. Используя рис. 180, опишите жизненный цикл ВИЧ.

Первая стадия – проникновение вируса.

Вторая стадия – После проникновения наследственного материала ВИЧ в клетку происходит процесс обратной транскрипции, то есть перенос информации с вирусной РНК на ДНК.

Третья стадия – транскрипция и трансляция.

6. Почему вирусные ДНК могут длительное время сохраняться в клетке — хозяине и передаваться дочерним клеткам?

Потому что, вирусные ДНК изменяют ДНК хозяев и организм не распознает их, как чужеродные, поэтому они могут длительное время сохраняться и передаваться дочерним клеткам.

Источник

Паразиты: какова природа вирусов и почему они возникают все чаще

Как возникают вирусы и эпидемии, каковы механизмы заражения и есть ли у вирусов высшая цель? В поисках ответов на эти вопросы «РБК Стиль» обратился к эпидемиологу, доктору медицинских наук Михаилу Фаворову.

Коронавирус становится поводом пошутить над незнакомцем, ему посвящают мемы, о нем слагают песни. Вирус проникает не только в организмы живых существ, но и в поп-культуру. Однако пройдет время, и о нем все забудут, как когда-то перестали говорить о вирусе Эбола, атипичной пневмонии и оспе.

Север Туркмении, 1980-е годы. В Средней Азии возникла вспышка ранее неизвестного вируса. Обстановка сложная и напряженная. Вирус передается через зараженную воду. Из-за ее употребления количество заболевших резко растет. В большинстве случаев болезнь протекает относительно благополучно, но ужас в том, что умирают в основном женщины в третьем триместре беременности.

Начались всесторонние исследования, во время которых был открыт вирус гепатита Е. Его основное проявление — «желтуха». Сейчас появилась вакцина и различные методы профилактики этой инфекции. Тогда в эпицентре событий работал эпидемиолог Михаил Фаворов.

Михаил Фаворов,
эпидемиолог, доктор медицинских наук

«Я многократно бывал в центре эпидемических вспышек — в Африке, Азии, Индии. Но та, в городе Дашогуз на севере Туркмении, была, пожалуй, одной из самых тяжелых и напряженных. Помню, мы развернули 30-коечную реанимацию для тяжелобольных беременных. Такая эпидемия напоминает ситуацию во время войны, только война — это эпидемия травматизма, а здесь борьба происходит с невидимым врагом».

Сегодня Михаил Фаворов живет в США, занимает пост президента компании DiaPrep System Inc и продолжает активно работать в области диагностики, контроля и профилактики инфекционных заболеваний.

Вирус — простейшая форма жизни. Принято считать, что если он находится внутри человека или животного, то становится живым существом — размножается и обменивается информацией. Но когда вирус находится вне организма, он считается неживым. О вирусах мы узнали сравнительно недавно, около 100 лет назад. Микробиолог Дмитрий Ивановский опубликовал исследование о существовании некой субстанции, которая проходит через фильтры, задерживающие бактерии, и назвал ее вирусом. В то время как чума человечеству известна многие тысячелетия, у нее другая природа — она вызывается бактериями, которые являются более сложным и крупным организмом. Ее распространение было связано с низким уровнем жизни и плохой гигиеной. Процент летальности достигал 25%, то есть при легочной форме погибал каждый четвертый.

Среди вирусных инфекций самой страшной была оспа, которая затронула все страны мира. Вызывалась она вирусом натуральной оспы. Вакцину удалось изобрести благодаря случайному знакомству с коровьей оспой. Вирус животных, которые выступали переносчиками, вводили в организм человека, но вакцинированные не заболевали человеческой формой болезни: организм защищали антитела введенного вируса. Уникальность натуральной оспы в том, что это антропонозный вирус — им болели только люди. Поэтому, когда произвели вакцину, оспу удалось искоренить. В 1950-х годах в Африке были вакцинированы последние контактировавшие с больными, а с 1978 года вирус был полностью ликвидирован. Оспа исчезает, когда у последнего заболевшего появляются антитела, — он выздоравливает и перестает быть переносчиком.

Другое дело, что основная часть вирусов зоонозна, то есть переносится от животных к людям, и полностью искоренить такой вирус вряд ли удастся. Первая его передача от животного к человеку называется кроссвидовым переходом. Так, всем известный вирус гриппа сначала переносили птицы, и только во время Первой мировой войны случился переход на человеческую популяцию, вызвавший эпидемию «испанки», в результате которой умерли десятки миллионов людей.

За последние 20 лет мы наблюдаем уже третью попытку перехода коронавируса на человека. Вакцина, конечно, будет найдена, считает Михаил Фаворов, но не стоит ждать, что «переходы» коронавируса и других зоонозных инфекций прекратятся даже при совершенствовании медицины.

Рецепты с летучей мышью

«Взять одну летучую мышь, варить в кипящем кокосовом молоке около 15 минут с зеленым луком, морковью и специями» — так звучит рецепт апокалиптичного супа, одного из множества китайских деликатесов. Летучие мыши в Китае продаются засушенными и используются в качестве средства альтернативной медицины. Именно эти существа стали причиной возникновения вспышки эпидемии SARS (атипичной пневмонии) в 2003-м, лихорадки вируса Эбола в 2014-м и коронавируса COVID-19. Фильм Стивена Содерберга «Заражение» прекрасно проиллюстрировал цепочку случайностей, которая привела к эпидемии, похожей на вспышку смертельного вируса Нипах в Малайзии в конце 1990-х годов. Все началось также с летучей мыши, вирус перешел на свиней, а затем на человека.

«Вспышка эпидемий — это не просто случайность, а стечение обстоятельств, — рассказывает Михаил Фаворов. — И все они вызваны изменениями в окружающей среде. Человечество, ранее никогда не контактировавшее с летучими мышами достаточно близко, вдруг полезло в пещеру, изловило их. Затем мышей принесли в какое-то место, обработали, возможно, люди даже спали с ними в одном помещении. Зоонозные инфекции обычно передаются при двух условиях: большая доза патогена и достаточно близкий контакт. Еще одним стимулом может быть то, что в этом году у мышей была так называемая эпизоотия — вспышка инфекции. А это значит, что на человека попала большая доза — миллионы вирусных частиц. Среди этих частиц всегда находится вариация, которая прикрепляется на рецептор в человеческом организме и попадает внутрь клетки. Причем первый контакт самый тяжелый и часто приводит к гибели первого заразившегося, потому что все системы и ферменты другие, вирус совершенно не приспособлен к человеку и быстро ведет к разрушению организма. Сами же мыши не болеют, а служат только переносчиками».

Тепло наших тел

По уровню плотности населения Китай и Индия превосходят все остальные регионы планеты, а разнообразие видов животных в Африке настолько велико, что большинство из нас вряд ли догадываются о существовании некоторых из них, например окапи, виверр, руконожек. Как редкие животные, так и плотность населения становятся дополнительными стимулами высокой скорости распространения заражения. Вирусы не поражают отдельно китайцев или представителей других наций, вирусы аполитичны и не имеют вероисповедания. Они умеют приспосабливаться к любым изменениям среды не хуже человека. Все, что им нужно, — тепло наших тел и, возможно, определенные рецепторы.

Коронавирус можно назвать в некотором роде эйджистским — болезнь в единичных случаях затрагивает детей, а умирают в основном пожилые люди. Одна из теорий, выдвинутая экспертами, говорит о том, что существует некий рецептор, который появляется только у взрослых. Этот «предательский» рецептор помогает вирусам прикрепиться к клетке в большом объеме. Но это пока только гипотеза, и, чтобы подтвердить ее, нужно проделать огромную работу по изучению вирусов. Их структура сложна и многообразна. Вирусы различаются по форме, по механизму репликации (поражения организма), но самая большая разница в том, что часть вирусов обладает основной нуклеиновой кислотой — ДНК, а другая часть содержит РНК. Это две разные «природы», и разница между ними гораздо больше, чем между слонами и бактериями — и те и другие хотя бы имеют клетки, которые содержат ДНК.

Вспышка эпидемий — это не просто случайность, а стечение обстоятельств.

Каждый вирус обладает своей особенностью, которую он использует для паразитирования на живом существе, и от этого взаимодействия зависит, к чему приведет заболевание. Если вирус «наш», антропонозный, то глобальных эпидемий он, как правило, не вызывает (за редким исключением той же оспы). Он вызывает болезнь, которая приводит, например, к хроническому заболеванию, как в случае гепатита B и ВИЧ. Если вирус зоонозный, то он так или иначе приводит к вспышке эпидемии.

Все закрыто: рынки, магазины, метро. Остановки общественного транспорта абсолютно пусты. По тротуарам проплывает только мусор, гонимый ветром, исчезающий в желтоватой дымке. Странно, если учесть, что в городе проживают миллионы человек. Изредка на улице появляются люди в респираторных масках, некоторые сделаны из подручных средств. Однажды увидев такую картину, вряд ли возможно спутать с чем-то эпицентр распространения респираторного заболевания, и защищаться надо незамедлительно.

«Способы защиты от вируса в глобальном и локальном смысле зависят от того, как распространяется вирус и какова его природа, — объясняет Михаил Фаворов. — Во время вспышки гепатита Е вирус передавался через воду, так что целесообразным было прекратить любой контакт с водой. Когда происходит респираторная вспышка, как сейчас, то ее сложнее контролировать. Китайцы поступили очень грамотно: они изолировали многомиллионный город. Это древний проверенный метод борьбы с эпидемией, который был найден еще в Средние века, когда боролись с чумой. Нужно ждать, пока люди переболеют или «проиммунизируются», — вирус имеет свойство приспосабливаться и перестает подавать симптомы, в то время как организм человека вырабатывает против него антитела. Когда людей с антителами будет более 30%, то можно говорить о том, что эпидемия скоро закончится».

Чтобы обезопасить себя и свою семью во время респираторной эпидемии, главное — находиться на расстоянии не ближе 2 м от заболевшего, чихающего или кашляющего человека, мыть руки каждые два часа, проветривать помещения, минимально контактировать с людьми.

«Респираторная маска вполне может защитить, но проблема в том, что надежна она всего 20 минут», — напоминает Фаворов.

История человечества насчитывает десятки тысяч кровавых войн, но самые страшные по потерям, пожалуй, — войны с паразитами. По некоторым данным, от чумы умерло больше людей, чем в результате всех войн, вместе взятых, — около 186 млн человек. От одной Юстиниановой чумы, первой зарегистрированной в истории, погибли 100 млн человек. Разработка защиты от биологической угрозы требует больших затрат, поэтому вакцины создаются только для тех вирусов, которые представляют реальную опасность. Более того, к некоторым вакцинам вирусы привыкают, становятся устойчивыми и меняют свою структуру, поэтому человечеству приходится постоянно быть начеку и придумывать что-то новое.

Респираторная маска вполне может защитить, но проблема в том, что надежна она всего 20 минут.

В микробиологии это называют гонкой вооружений между вирусом и человеком — когда вирус привыкает, а человек разрабатывает более изощренный вид вакцины. Это можно отнести к вирусу гриппа, способному постоянно изменять свои антигенные структуры, ускользая от иммунитета или вакцины. Например, изначально был грипп А, от которого была изобретена вакцина. Но микроскопические существа, точнее их нуклеиновые кислоты, подобрали ключ к существованию в организме. Так появился грипп типа В. Но далеко не все вирусы могут «декодировать» вакцину. Например, вирус кори, к которому есть вакцина, не меняется столетиями и не может выжить в организме при наличии антител.

На уроках биологии нам говорили, что жизнь — это способ существования нуклеиновых кислот. Один из вариантов существования нуклеиновых кислот — это вирусы, которые живут на других организмах. Они совершенно не заботятся о нашем благополучии, они пытаются приспособиться, как и все живые существа на планете. Единственное, за что стоит их благодарить, — эволюционное совершенство иммунной системы человека. Веками, когда появлялось какое-либо заражение, организм человека вырабатывал антитела и формировал клеточный иммунитет. Все знают, что если держать человека в стерильной среде, а потом выпустить на улицу, он вскоре умрет, потому что у него не будет механизма выработки защиты. Но это не цель существования вирусов, скорее побочный эффект.

Прогнозировать возникновение вспышек вирусов еще сложнее, чем рассуждать о высших смыслах. Это всегда уникальная ситуация, которая происходит в результате изменения состояния окружающей среды, при которой человек попадает в новые условия взаимодействия с другими видами животных. А сегодня антропогенное воздействие на окружающую среду достигло абсолютно несопоставимых масштабов по сравнению с предыдущими поколениями, к тому же человек как вид постоянно растет. У ученых есть возможность наблюдать за попытками вирусов совершить кроссвидовой переход благодаря лабораторным методам слежения. Врачи ликвидировали оспу и почти победили вирус полиомиелита — это внушает надежду, что с новым вирусом можно будет хотя бы договориться. Как бы ни сложились эти взаимоотношения, стоит помнить: пока человек будет существовать как вид, всегда найдутся те, кто захочет на нем паразитировать.

Источник

Adblock
detector