Путешествие в невидимый мир

ПРОТИВОВИРУСНАЯ ТЕРАПИЯ

Я узнал твои деянья,
О, убийца роковой!
Я проник до основанья
В тайну смерти роковой!
Знаю, в чем теперь спасенье.
Грудь восторгами полна...
О ликуйте поколенья!
Смерть вам больше не страшна!

Рональд Росс

Лечение вирусных болезней – задача весьма сложная. Вирусы – абсолютные паразиты, размножающиеся внутри живых клеток, и в большинстве случаев клетки более чувствительны к различным воздействиям, чем вирусы. Таким образом, задача сводится к тому, чтобы уничтожить вирус или подавить процессы его биосинтеза в зараженной клетке, не влияя на жизнеспособность самой клетки.

Об интерфероне речь была выше. Сейчас же обратимся снова к проблеме создания эффективных вакцин против вирусов.

Вакцины

В 1890 г. Э. фон Беринг и Ш.Китасато, работавшие в лаборатории Р.Коха с бациллами столбняка и дифтерии, показали, что в сыворотке крови больных животных содержится фактор, способный нейтрализовать или разрушать токсины, вырабатываемые бактериями. Введение сыворотки крови больного животного здоровому предотвращало заболевание последнего столбняком. Впоследствии вещество, обезвреживающее токсин, получило название антитоксина. А еще позже был введен термин «антитело». Фактор, вызывающий образование антител, назвали «антигеном».

Антигенность присуща белкам, некоторым сложным полисахаридам, иногда препаратам нуклеиновых кислот. Иногда относительно простые соединения – гаптены, – не вызывающие образования антител сами по себе, при связывании с более крупными молекулами становятся антигенами.

Пространственная структура молекулы антитела IgG (по данным рентгеноструктурного анализа)

Антитела – особые защитные белки организма, продуцируемые В-лимфоцитами. Их называют также иммунноглобулинами. Антитело может связываться с антигеном, вызвавшим его образование, и инактивировать его.

Связывание при высоком сродстве

Агрегаты антиген–антитело взаимодействуют с системой комплемента, в результате чего или уничтожаются непосредственно, или привлекают фагоцитов.

Вакцинация (т.е. иммунопрофилактика) – до сих пор самый простой и надежный метод борьбы с вирусными инфекциями. В настоящее время используют следующие типы вакцин: живые (аттенуированные вирусы, генно-инженерные поливалентные вакцины, ДНК-вакцины) и инактивированные.

Не всегда можно создать вакцину, т.к. некоторые вирусы «капризны»: не размножаются ни на культуре клеток, ни в организме лабораторных животных. Например, к вирусу гепатита В кроме человека чувствительны только шимпанзе, а эти обезьяны редки и дороги.

В 1963 г. Б.Блумберг, исследуя заболеваемость гепатитом В, обнаружил в сыворотке крови австралийского аборигена некий антиген, а в 1967 г. показал, что этот антиген является частью вируса гепатита В. После этого стало возможной проверка доноров крови на наличие этого, так называемого австралийского, антигена, что резко снизило частоту заболеваний гепатитом В. Введение человеку австралийского антигена приводит к выработке антител, защищающих его от вируса гепатита В. В 1982 г. на основе австралийского антигена в США стала производиться эффективная и безопасная вакцина против гепатита В.

К середине 1970-х гг. накопилось много данных по антигенной специфичности различных вирусов. Успехи генной инженерии позволили создавать гибридные вирусы с рекомбинантной ДНК. Так, в геном вируса противооспенной вакцины можно включать гены антигенных детерминантов различных микроорганизмов, в частности вирусов, против которых нет эффективных вакцин. Такие гибридные вирусы получили название «живые поливалентные вакцины» (поливалентные – защищающие организм одновременно от нескольких инфекций).

В начале 1990-х гг. был разработан новый подход к иммунной профилактике вирусных инфекций. Гены РНК- или ДНК-содержащих вирусов легко клонируются в клетках прокариот при использовании плазмидного или фагового вектора. Клонированная вирусная ДНК может быть экспрессирована в виде вирусного белка в прокариотических или эукариотических клетках. Так появились ДНК-вакцины.

В организм животного вводят препарат гибридной плазмиды, содержащей ген вирусного антигена. В результате происходит синтез вирусного белка (антигена), что вызывает формирование полноценного (гуморального и клеточного) иммунного ответа. На мышах и цыплятах показано, что вакцинация гибридными плазмидами обеспечивает иммунную защиту от вирусов гриппа, гепатита и др.

Нуклеазы

Нуклеазы – ферменты, вызывающие быстрое расщепление нуклеиновых кислот. Действие нуклеаз строго специфично: РНК разрушает только рибонуклеаза, ДНК – дезоксирибонуклеаза. Воздействие нуклеазы моментально разрушает выделенную из вируса нуклеиновую кислоту.

При вирусной инфекции всегда увеличивается активность клеточных нуклеаз. Возможно, что нуклеазы – часть системы противовирусной защиты организма. Так, у больных клещевым энцефалитом в остром периоде болезни повышается содержание рибонуклеазы в спинномозговой жидкости, и чем выше содержание рибонуклеазы, тем легче протекает заболевание.

Природа защитила вирусные нуклеиновые кислоты от действия нуклеаз с помощью капсида. Но при внедрении в клетку вирус «раздевается», и именно в этот момент, РНК или ДНК вирусов могут подвергнуться атаке нуклеаз. Казалось бы, все хорошо, и враг будет уничтожен, а клетка спасена. Так бывает только в сказках.

В действительности далеко не во всех случаях происходит встреча «раздетого» пришельца с нуклеазой. С другой стороны, оказалось, что нуклеазы, существенно не нарушая жизнедеятельности клетки, могут затормаживать процессы биосинтеза, в том числе и воспроизводство вирусных частиц. В культурах клеток нуклеазы подавляли размножение вирусов герпеса, гриппа, полиомиелита, оспы, ящура и др.

Обнадеживающие результаты получены и при клинических испытаниях нуклеаз. Так, дезоксирибонуклеазу, применяют для лечения герпетических поражений, рибонуклеазу – при вирусных менингитах и заболевании клещевым энцефалитом.

Противовирусная химиотерапия

За последние десятилетия было предложено множество препаратов для лечения вирусных инфекций. Заметный прогресс в решении этой задачи наметился только в результате разработки и применения лабораторных методов специфической вирусной диагностики и использования современных данных о процессах репликации вирусов.

Противовирусные препараты должны быть, с одной стороны, как можно менее вредными для живых клеток, а с другой стороны – должны исключить возможность производства вирионов. Следовательно, они должны селективно действовать на одну из стадий жизненного цикла вируса, не влияя существенно на жизнедеятельность клетки, поэтому большинство антибиотиков на эту роль не годится.

Однако есть и антивирусные антибиотики. В частности, из Streptomyces antibioticus выделен антибиотик видарабин (аденинарабинозид), эффективный при лечении герпетических инфекций. Видарабин по структуре подобен, но не аналогичен компоненту вирусной ДНК. В клетке он фосфорилируется, после чего, связываясь с вирусной ДНК-полимеразой, ингибирует ее. Он может также включаться в молекулу вирусной ДНК, что также предотвращает формирование ее нормальной цепи.

Из-за сложностей подбора выпускается совсем немного противовирусных препаратов, гораздо меньше, чем антибактериальных. Из них около половины – производные нуклеиновых оснований (ацикловир, цитарабин, эдоксудин, флоксуридин, ганцикловир, идоксуридин, инозинпранобекс, МАДУ, трифлуридин, видарабин и зидовудин). Эти соединения тем или иным образом блокируют специфические для определенных вирусов стадии биосинтеза. Ацикловир (зовиракс), например, эффективен против вируса герпеса, а зидовудин (азидотимидин) – против ВИЧ.

Среди препаратов другой природы следует упомянуть производные адамантана – амантадин (аминоадамантан) и римантадин (метиладамантанметиламин), эффективные против вируса гриппа А. Вирус гриппа А содержит маленький белок m2. Этот белок, встраиваясь в мембраны, образует канал, через который свободно проходит ион водорода. В отсутствие этого белка концентрация ионов водорода в аппарате Гольджи клетки слишком высока, чтобы процессинг вирусных белков прошел правильно. Производные же адамантана оказались хорошими «пробками» для m2, т.е. приводят к образованию дефектных вирусных белков. Кроме того, эти соединения увеличивают жесткость клеточной мембраны, что затрудняет проникновение вируса в клетку и отпочковывание готовых вирионов.

Заключение

Вот и закончилось путешествие в «невидимый мир».

Как вы понимаете, одна из основных и до конца не решенных проблем – лечение вирусных заболеваний. Для победы над вирусами ученые проводят комплексные исследования на биохимическом, генетическом, молекулярном уровнях. Пока об уничтожении вирусов не может быть и речи. Да и нужно ли это?

В настоящее время делаются первые шаги в использовании вирусов для лечения генетических заболеваний. Созданы первые эффективные антивирусные препараты. В принципе могут быть созданы препараты, блокирующие или замедляющие любую стадию их репродукции.

Для борьбы с вирусными заболеваниями и открытия новых возможностей использования свойств вирусов необходимы глубокие исследования в области биологии вирусов, молекулярной биологии, иммунологии, биохимии, биофизики и других наук.