Центральный научно-исследовательский институт эпидемиологии Роспотребнадзора совместно с Дальневосточным федеральным университетом (ДВФУ) открыли во Владивостоке международный Центр молекулярных технологий. Главная его задача — отслеживать биологические угрозы, поступающие из стран Восточной Азии — Китая, Кореи, Японии. Кроме научно-исследовательских проектов, Центр будет обучать вирусологов, бактериологов и инфекционистов. Насколько актуально создание такой «полиции вирусов» и стоит ли россиянам опасаться биотеррористов, «Ленте.ру» рассказал профессор Школы биомедицины ДВФУ, заведующий лабораторией вирусологии ФНЦ Биоразнообразия Дальневосточного отделения Академии наук, доктор биологических наук Михаил Щелканов.
«Лента.ру»: Биотерроризм — это фейк или реальность?
Щелканов: Не хочу никого пугать, но разговоры о биотерроризме вполне актуальны. Любой инфекционный агент при грамотном его использовании может превратиться в биологическое оружие. К счастью, в мире не так много высококвалифицированных специалистов, которые могли бы изготовить и эффективно применить такое оружие. По моим прикидкам — не более пяти-семи тысяч.
И как только возникает серьезная эпидемическая ситуация, тут же появляются слухи об искусственном происхождении возбудителя. Самые известные примеры — вирус иммунодефицита человека и эболавирус Заир. Интернет пестрит информацией о том, что эти вирусы были «изготовлены» то ли в американских, то ли в советских секретных лабораториях — это уж кому как больше нравится. Другой расхожий пример подобного рода — это байки о том, что подкупленные чиновники Всемирной организации здравоохранения в 2009 году специально объявили пандемию гриппа А нового генотипа субтипа H1N1 («свиной грипп» — прим. «Ленты.ру»), чтобы дать заработать фармацевтическим компаниям.
Но это только слухи или все же есть доказанные случаи намеренного изготовления смертельных вирусов?
Хочу подчеркнуть, что все специалисты высокого уровня знают «почерк» друг друга, знают, чем занимаются и какие подходы используют ведущие лаборатории мира. Если что — шила в мешке не утаишь. Это как с ядерным оружием. Основной девиз для ученых-вирусологов: хочешь мира — готовься к войне. Демонстрация того, что страна реально владеет современными технологиями и соответствующими компетенциями, — лучшая профилактика актов биотерроризма. Так было и в советское время. Так и сейчас.
Сконструировать новый вирус de novo — теоретически возможно, но заниматься этим сегодня малоэффективно. Проще заниматься селекцией вирусных штаммов с нужными свойствами или находить в природе редкие вирусы.
И распространять их?
Эффективное распространение вирусов — отдельная научно-прикладная проблема. Подтвержденной официальной информации о том, что вирусы использует кто-то сознательно, нет. Но непреднамеренных случаев — огромное количество.
Например, сейчас на Филиппинах бушуют заболевания кокосовых пальм каданг-каданг и тинангаджа. Обе болезни вызывают гибель растений. За последние 50 лет из-за этого уничтожены десятки миллионов кокосовых пальм на Филиппинах и островах Океании.
Мало того, эти болезни чуть было не стали причиной межнационального конфликта с далеко идущими последствиями. Дело в том, что на филиппинском острове Лусон фермеры заметили очевидную закономерность: пальмы гибли лишь у тех владельцев плантаций, которые принадлежали к народности бикол, в то время как у тагалов (это другая народность) деревья не сохли. И местные сделали вывод о порче, наведенной тагальскими колдунами.
Дело шло к серьезному конфликту, поскольку биколанцы, составляющие этническое меньшинство, заподозрили попытку выдавить их с острова. В дело вмешались вирусологи и установили, что инфекция распространяется режущей кромкой мачете, при помощи которого срезают плоды с пальмы. Владельцы плантаций, естественно, предпочитали нанимать рабочих, говорящих на одном с ними языке, и бикольцы занесли вирусы соплеменникам с соседнего острова.
Но ведь для человека пальмовый вирус безопасен?
В буквальном смысле ущерба здоровью он, конечно, не наносит, однако экономические потери огромны. По имеющимся оценкам, Филиппины рискуют утратить до 60 процентов кокосовых плантаций, что повлечет потерю не менее одного миллиарда долларов. Для более мелких островных государств ущерб сопоставим с уровнем государственных доходов.
Фитовирусы способны погрузить человечество в экономический коллапс. Вот представьте, например, что такое рис для Юго-Восточной Азии. Основной кормилец! Но есть два вируса, которые при совместном действии способны полностью уничтожить урожай риса. Каково? К счастью, растения успели хорошо адаптироваться к фитовирусным инфекциям, чем нас и спасают.
Пальмы, кокосы, рис — все это как-то слишком далеко от России, поэтому многие как угрозу эти вирусы не воспринимают.
На самом деле это ошибочная точка зрения. Границы стираются. Скажем, экзотическая для России еще в середине прошлого века африканская чума свиней сегодня обсуждается в администрациях российских регионов едва ли не чаще, чем проблема эпидемического гриппа. Причина понятна: для свиней это заболевание практически стопроцентно летальное. Владельцы крупных свиноводческих предприятий могут понести колоссальные убытки, поэтому не жалеют средств, чтобы максимально обезопасить себя. Правда, обычно думают больше о своих предприятиях, нежели об окружающих природно-территориальных комплексах.
В последние пару десятилетий россияне все активнее посещают зарубежные страны с разными целями. Особенно в моде туризм по экзотическим местам. Спасает то, что в России одна из лучших в мире систем обеспечения биологической безопасности, которая досталась нам еще с советских времен. За год в нашей стране регистрируется 100-300 случаев завозных болезней. Особенно мощный поток идет из Азии. Все они быстро обнаруживаются, корректно диагностируются и оперативно локализуются, до эпидемических вспышек не доходит. Это как перманентные маневры по отражению актов биотерроризма.
И именно потому, что из Азии идет основной поток заразы, главным оплотом биологической безопасности страны решили сделать Дальний Восток, граничащий с Китаем?
Дальний Восток — это действительно особый с биогеографической точки зрения регион. Здесь высокая степень эндемизма (уникальности — прим. «Ленты.ру»). Чаще всего из эндемиков мы вспоминаем амурского тигра и дальневосточного леопарда, однако эндемизм свойственен и возбудителям вирусных заболеваний, и их переносчикам.
Манчжурский ландшафт — это центр генетического разнообразия для многих возбудителей. В акватории Тихого океана огромное количество птичьих базаров, с которыми связаны популяции иксодовых клещей. Из них изолирован целый ряд вирусов, потенциально опасных для человека: Парамушир, Сахалин, Рукутама, Анива, Тюлений, Командоры, Охотский, Залив Терпения. И не изучать их здесь — это значит разрушать систему биологической безопасности Российской Федерации.
С 1962-го по 1989 годы ученые постоянно мониторили острова Охотского моря на предмет малоизученных вирусов. Потом эта работа была прервана. Мы возобновили плановые эколого-вирусологические экспедиции на малые острова после 20 лет их забвения для науки и уже обнаружили много интересного.
Новые вирусы?
Не только. Наша экспедиция побывала недавно на острове Тюлений. Мы открыли там новый вид колючих вшей, которые обитают в ноздрях тюленей, и, похоже, новый вид риккетсий (вид бактерий — прим. «Ленты.ру»), передающихся этими насекомыми ластоногим млекопитающим. Риккетсии, как известно, вообще замешаны во многих заболеваниях, в том числе — человека. Например, возбудитель сыпного тифа — это риккетсия. В начале прошлого века эта бактерия, которую переносили вши, бушевала по всему миру. Сыпной тиф у нас был ликвидирован в основном потому, что люди перестали массово вшиветь. Но для диких ластоногих мы столь высокое качество жизни обеспечить пока не в состоянии.
То есть человечеству снова грозит эпидемия тифа, которая может начаться на Дальнем Востоке?
Нет, конечно, так говорить нельзя. Колючие вши вместе с переносимыми ими риккетсиями паразитируют только на ластоногих животных. И то — только в дикой природе: например, в нашем Приморском океанариуме мы такого паразитизма не допускаем!
Изучение риккетсий, циркулирующих среди ластоногих, позволяет нам шире взглянуть на эволюцию этого рода бактерий, а следовательно — глубже понять особенности их циркуляции и патогенность в человеческой популяции. Но, говоря о паразитических микроорганизмах, следует всегда помнить о возможности преодоления ими межвидового барьера и адаптации к новым хозяевам. Например, предками всех эпидемических штаммов гриппа А являются вирусы гриппа А птиц.
Какие существуют сценарии противодействия биологическим угрозам?
Их много, не обо всех можно рассказывать. Например, мы владеем технологией безвирусного растениеводства. Взять тот же картофель: в магазинах часто продают бугристые овощи неправильной формы. Навскидку сразу можно сказать, что на такой картофелине не меньше 8-12 фитовирусов. Если посадить такой картофель, урожай будет еще более безобразный по виду и еще более несоответствующий сортовым характеристикам. Но тут можно использовать такой принцип: находим чистую, неинфицированную клетку, из нее выращиваем здоровое растение, оно будет давать хороший урожай при соответсвующих органолептических свойствах. Скажем, в нашей лабораторной теплице урожайность составляет 780 центнеров с гектара, а у местных фермеров по 120-180 центнеров. Разница очевидна.
Растения приобретают иммунитет против вирусов?
Представители царства растений не обладают механизмами гуморального и клеточного иммунитета, который присущ животным. Когда я говорил про безвирусный картофель, то подразумевал, что его безвирусный статус не вечен. После посадки на реальную грядку он постепенно начнет заражаться вирусами, которые настигнут его с помощью насекомых, корневых нематод, пылинок на лапках полевой мыши или на подошвах обуви сельскохозяйственного рабочего. А источником вируса может стать соседнее поле, где произрастает завирусованный картофель, или дикие растения, которые являются природным резервуаром фитовирусов.
Через несколько лет семенной фонд гарантированно придется менять. И важно при этом иметь молекулярные диагностические тест-системы, позволяющие проводить индикацию вирусов. Это основа основ безвирусного растениеводства. В разных регионах штаммовый состав вирусов может отличаться друг от друга. Ситуация на Дальнем Востоке, например, отличается от той, что в европейской части России или в Западной Сибири.
В сельском хозяйстве вообще много потенциальных опасностей. И как раз молекулярные методы исследования вирусов и их диагностики могли бы очень помочь. Сейчас критическая ситуация в пчеловодстве. Поголовье пчел, их биологическое разнообразие и урожайность меда резко снижаются. И не только в России, но и по всему миру.
Почему?
Пчелы массово болеют. И как ни странно, свой вклад в это печальное явление вносит интернет. Пчеловоды знакомятся в сети на специализированных форумах и с помощью обычной почты обмениваются между собой высокопродуктивными пчелиными матками. Среди них могут быть инфицированные особи. Часто покупатель узнает об этом лишь через несколько недель. В результате таких обменов вирусы пчел стремительно распространяются. Эти вирусы сейчас не только в России. В Китае уже страшный дефицит пчел, и это сказывается на урожае. Чтобы хоть что-то спасти, китайцы ходят и сами, вместо пчел, опыляют яблони — обычными рисовальными кисточками!
Метод защиты заключается в том, что вы уничтожаете больные экземпляры и предлагаете сохранять только здоровые?
Да. Кроме того, с помощью молекулярных технологий можно спасать исчезающие виды, контролируя при этом их биологическое разнообразие. Например, сегодня мы завершаем секвенирование первого в мире митохондриального генома дикого амурского тигра. До этого изучались только тигры, содержавшиеся в зоопарках.
Сегодня зарегистрировано 467 амурских тигров. Наша сверхзадача — сделать так, чтобы каждый тигр имел свой генетический паспорт, чтобы мы точно знали его родословную. Здесь понадобится уже секвенировать не только геном митохондрии, передающейся по материнской линии, но и Y-хромосому, которая сохраняется по мужской линии. Популяция тигров небольшая, поэтому важно понимать, насколько далеки они от исчезновения.
Если мы видим, что тигры начали вырождаться, мы можем внедрить в их популяцию «свежую кровь». Но чтобы это действительно была «свежая кровь» — для этого и нужно знать состав генов и найти наиболее подходящее для интродукции животное.
Не приведет ли такое вмешательство в природу, наоборот, к снижению биологического разноообразия?
Молекулярные методы как раз-таки и делают вмешательства в природные процессы максимально контролируемыми! Мы должны это понимать. Именно поэтому человечество сегодня, в лице наиболее развитых государств, включая, естественно, Россию, формирует генетические банки. Но, с другой стороны, когда мы говорим о тех же сельскохозяйственных культурах, для нас важнее набор гарантированных свойств, а именно урожайность, содержание белка и других полезных веществ.
С помощью новых технологий ученые сейчас активно «опознают» вирусы, находят новые патогены, но лекарств от многих болезней до сих пор нет. В этом плане какие-то подвижки есть?
Российская наука работает и в этом направлении. В контексте понимания механизмов патогенеза и эволюции микроорганизмов в целом — мы сейчас активно изучаем вирусы Океана. Это мировой тренд, и мы тут в авангарде. Поспорить с нами в этом направлении, пожалуй, мало кто сможет.
Совершенно очевидно, что сегодня устойчивые к антибиотикам микроорганизмы начинают потихоньку доминировать над чувствительными. И огромная проблема — где взять новые препараты. Работа ученых ведется по разным направлениям, и одно из перспективных — это как раз эндемики Дальнего Востока.
Например, водоросли красные и бурые. Предварительные результаты многообещающие. Фракции этих водорослей активно подавляют бактерии, включая устойчивые. На суше очевидные вещи уже обнаружены и использованы. В океане мы только-только начинаем двигаться к неведомым горизонтам!