Вирусы – это наиболее распространенные биологические объекты на планете Земля. Вполне закономерно, что и тело человека является для них естественной средой обитания. Вся совокупность вирусов в теле человека называется виром человека. Как мы хорошо знаем, вирусам для размножения необходимо использовать «производственный» аппарат клеток. А клетками этими могут быть как клетки нашего тела, так и клетки бактерий, обитающих в нашем теле. Вирусы, которые проживают в бактериях, называются бактериофаги. Древняя коэволюция вирусов внутри людей привела к тому, что в нашем геноме сегодня находится около 100 тысяч эндогенных вирусных фрагментов, составляющих около 8 % от всей нашей генетики. И эти интегрированные в наши гены вирусные элементы несут ряд известных полезных функций, как, например, морфогенез плаценты.

Человечество знает о существовании вирусов всего-то навсего чуть более 100 лет. И первенство в открытии вирусов принадлежит русскому ученому Дмитрию Ивановскому, который в 1892 году в своей публикации «О двух болезнях табака» описал результаты своего эксперимента. Пробуя выделить источник болезни, повреждающий листья табака, он проводил фильтрацию материала через очень мелкопористый фильтр, не пропускавший размеры бактерий и простейших микробов (фарфоровый фильтр Шамберлана). Но после такой фильтрации материал оставался заразен для листьев табака. Ученый сделал вывод о существовании других инфекционных агентов, гораздо меньше по размеру. Сам вирус табачной мозаики ученые смогли увидеть намного позже, только после создания электронного микроскопа. Но сама идея о том, что существует царство более мелких существ, чем бактерии принадлежала тогда Ивановскому, поначалу преподавателю Петербургского университета, затем профессору Варшавского университета и позже профессору Донского университета в Ростове-на-Дону. Впоследствии приоритет Ивановского в открытии вирусов подтверждали многие известные ученые, включая автора самого термина «вирус», Мартина Бейеринка. Само же это слово происходит из латинского, где virus обозначает яд. Но в те годы, в конце XIX и начале XX века мир не особо обратил внимание на эти открытия. И только в 1935 году американский вирусолог Уэнделл Стэнли выделил этот вирус в кристаллическом виде, а в 1946 году в своей Нобелевской лекции отметил великий вклад, который сделал его предшественник Дмитрий Ивановский. Процитируем Нобелевского лауреата Стэнли: «Право Ивановского на признание растет с годами. Я считаю, что по отношению к вирусам его должно рассматривать в том же свете, в каком мы смотрим на Пастера и Коха, когда речь идет о бактериях». Сам же профессор Ивановский умер в относительной безвестности в Ростове-на-Дону, в разгар гражданской войны в 1920 году. Его открытия в начале нового века были практически забыты в Советском государстве, и лишь слава, пришедшая, как это часто бывает, из-за рубежа заставила вспомнить и о своем «буржуазном» профессоре. В 1940-е годы об Ивановском снова начали печатать статьи, а в 1950 году его имя было присвоено недавно созданному институту вирусологии в Москве. А годом создания вирусологии как науки во всем мире теперь безоговорочно считается 1892-й.

А сейчас приведем пример вирусов, которые практически в 100 % случаев являются частью вирома любого взрослого человека. Включая вас, уважаемый читатель. Всю жизнь они идут вместе с вами. Когда в детстве или юности вы переболели ветряной оспой, то вирус, ее вызывающий, варицелла-зостер, с тех пор с вами так и не расстался. Он в «спящем» состоянии поселился в нервных ганглиях и находится там под строгим контролем вашей иммунной системы, не позволяющей ему выйти оттуда. И дальше можно всю жизнь прожить, даже не зная об этом. Но в случае временного снижения иммунитета, например, при переутомлении или другом заболевании, вирус «проснется», пройдет через ослабленные кордоны иммунитета и начнет по нервным волокнам двигаться к поверхности кожи. Вызывая очень болезненное состояние под названием опоясывающий лишай или герпес зостер. Это заболевание проявляется пузырьковой сыпью на коже, по ходу иннервации определенного нерва, а также выраженной жгучей, изматывающей болью. Боль часто сохраняется месяцами после исчезновения сыпи. Чаще это заболевание развивается с возрастом, когда функции иммунной системы снижаются. Ведь, как уже доказано, иммунная система тоже стареет, снижает свои защитные характеристики. Это называется «сенесцентная» или «стареющая» иммунная система. Во многих странах для профилактики опоясывающего лишая, кстати, доступны специальные вакцины. Эти вакцины, содержащие ослабленный в лаборатории вирус варицелла-зостер, напоминают иммунной системе о его существовании и мобилизует защитные силы для сдерживания вируса в нервных ганглиях.

Есть еще немало вирусов, проживающих в нашем организме. Это и вирусы простого герпеса, которыми инфицируются практически все к моменту совершеннолетия, но ведь «простуда на губах», то есть лабиальный герпес проявляется не у всех. Многие из носителей этого вируса, вируса простого герпеса 1-го типа, даже никогда и не будут иметь никаких проявлений. Это вирус Эпштейна – Барр, который массово вызывает в подростковом возрасте инфекционный мононуклеоз, «болезнь поцелуев». Этот вирус тоже остается после выздоровления навсегда в нашем организме, надежно спрятавшись в лимфатических узлах. И пока успешно работает наша иммунная система, мы и не вспомним об этом жителе нашего организма.

Сложнейшим аспектом изучения вирусов в нашем организме является то, что нет универсального маркерного гена, как для бактерий или грибов. Поэтому при молекулярно-генетическом исследовании определяется весь объем генов вирусов в кишечнике. И, кстати, большая часть из них остается нерасшифрованными. Современные базы данных генетического материала вирусов пока неполные. И мы пока ничего не можем сказать ни о полном составе человеческого вирома, ни обо всех его функциях. Помните, мы говорили, что в теоретической физике есть термин «темная материя»? Так вот, более половины вирома человека так и остается темной и неизведанной материей вирусологии. Недавнее исследование объединило 33 242 видов вирусов, обнаруженных у человека. Из них более 32 тысяч видов это вирусы, поражающие бактерии – бактериофаги. А это, кстати, в 12 раз больше видов, чем описано, названо и обозначено, к примеру, в международной генетической базе RefSeq.

Итак, по разным оценкам только в кишечнике человека находится около 10¹³–10¹⁵ степени вирусов, в большинстве своем бактериофагов. В среднем это превышает количество бактерий в кишечнике примерно в 10 раз. То есть, на одну бактерию в нашем кишечнике приходится около 10 вирусов. В основном, это ДНК-вирусы. Правда РНК-вирусы отличаются меньшей стабильностью при их исследовании, и, возможно, что их просто не полностью выявляют. Есть и другой цифровой пример: в морской воде в норме содержится около 10⁷ вирусных частиц на миллилитр, а в человеческих фекалиях 10⁹ вирусных частиц на грамм. Логично, что изменения в составе вирусов в кишечнике связаны с изменениями в составе бактерий, то есть это сложная межвидовая биологическая система. Возможно, что и процесс мутации вирусов происходит в основном в кишечнике, где высочайшая концентрация этих элементов. По сути, кишечник – это резервуар для вирусов. Как и место работы для иммунной системы. Ведь, как известно, 80 % от всех клеток иммунной системы человека находится именно в кишечнике. Ярким примером резервуара вируса в кишечнике является ВИЧ.

Почему, несмотря на новые и очень эффективные комбинации препаратов, излечить ВИЧ в мире пока не удалось? Дело как раз в резервуаре вируса в части клеток. Часть вируса остается интегрированным в геном иммунных клеток человека, не размножается на фоне лечения противовирусными препаратами, но и не уничтожается. И при отмене лечения возобновляет свою активность. Поэтому люди, живущие с ВИЧ, и проходят антиретровирусную терапию пожизненно. И как раз кишечник, как место скопления иммунных клеток, в которые интегрирован вирус, и является одним из значимых резервуаров ВИЧ. Сегодня в мире разрабатываются стратегии победы над этими резервуарами вируса, ведь только тогда получится заявить о полном излечении от болезни. Два основных направления включают схемы Shock and Kill и Block and Lock. В первом случае с помощью специальным молекул активируют спящие клетки со спрятанным в них вирусом ВИЧ и затем усиленной схемой противовирусных препаратов вместе с помощью от иммунных клеток пытаются уничтожить инфицированные клетки. Второй вариант предполагает блокировать и снижать активность инфицированных клеток в резервуаре с помощью целевых лекарств. При достаточно длительном блокировании у любой клетки заканчивается ее жизненный цикл, и она погибает, не успев передать вирус новой клетке. Далее все погибшие инфицированные клетки из резервуара удаляются из организма.

Сегодня изменения вирома человека, как по составу вирусов, так и по их разнообразию, изучены при ряде болезней. Выявлены изменения в вироме при воспалительных заболеваниях кишечника, при сахарном диабете, артериальной гипертензии, колоректальном раке. Немаловажно и то, что изменения в бактериальном микробиоме, при бактериальном вагинозе, например, ассоциированы с изменениями и в вирусной части, то есть в вироме соответствующей локализации. Вернемся в прошлое, во времена эпидемии гриппа «испанки» 1918–1920 годов. Она, как известно, была вызвана вирусом, но погибали люди в основном, от вторичных бактериальных осложнений, от бактериальных пневмоний, вызванные пневмококком. Страшно представить эти цифры, но за 18 месяцев этой пандемии в мире погибло около 50 миллионов человек, что больше, чем количество жертв Первой мировой войны. А ведь врачи давно знают, вирусы часто «открывают окно» для входа вторичных бактериальных осложнений. Почему после простых вирусных инфекций часто возникают гнойные отиты, синуситы, пневмонии? Вирусы повреждают защитные механизмы слизистых оболочек, «срывают» покров местного иммунитета и освобождают пространство для бактерий. Вот почему так нередки вторые волны повышения температуры после банальных ОРВИ – это, вполне возможно, присоединился бактериальный процесс. Кстати, ученые обнаружили, что вакцинация от вирусной инфекции, например от гриппа, на уровне общества снижает и количество бактериальных пневмоний в осенне-зимний сезон, а также гнойных синуситов. Вот такое весьма известное сотрудничество вирусов и бактерий в природе!

Рис. 44. Стратегии борьбы с резервуарами ВИЧ в организме с целью полного излечения. Адаптировано из Matsuda K, Maeda K. HIV Reservoirs and Treatment Strategies toward Curing HIV Infection. International Journal of Molecular Sciences. 2024; 25(5):2621.

Вполне возможно, что биологическая роль вирусов для человека заключается в постоянной стимуляции иммунной системы, поддержании ее боеготовности в случае внешней атаки более опасных, вирулентных вирусов. Поэтому виром, как хороший инструктор тренажерного зала, постоянно развивает и укрепляет «мышцы» нашего иммунитета. В связи с этим вспомним, что часть вирусов способны запускать онкологические процессы (вирус гепатита В, вирусы папилломы человека), поэтому собственный виром человека, как предполагается, еще и способен конкурировать с внешними «захватчиками» из числа более опасных вирусов.

Кстати, изучение бактериофагов как вирусов, нацеленных на бактерии, сегодня в мировой науке переживает свое второе рождение. Ранее, во второй половине XX века этим направление занималось всего несколько научных школ в мире, а ведущие специалисты и крупнейшие коллекции бактериофагов были в лабораториях СССР. А ведущая школа изучения бактериофагов в стране была в Тбилисском институте микробиологии, эпидемиологии и бактериофагов. Уже тогда создавались фаговые смеси для лечения ряда бактериальных инфекций. При этом помнится, что это направление было весьма мало развито у западных научных школ, а нередко и критиковалось на международных научных мероприятиях. Но эта критика осталась позади, и сегодня в европейских и американских лабораториях немало сил тратится на разработку новых «коктейлей фагов» для лечения бактериальных инфекций. Почему, вы спросите? Да потому, что за последний десяток лет настолько выросла устойчивость бактерий к антибиотикам, что лечить некоторые внутрибольничные инфекции антибиотиками уже не получается. И грамотно подобранный «коктейль из фагов» может стать единственным методом спасения для пациента с тяжелым сепсисом (заражением крови), вызванным устойчивой к антибиотикам бактерией. Сложностью массового внедрения лечебных фагов пока что остается некоторая индивидуальность их подбора под конкретную инфекцию, вызванную конкретным видом микроба. По сути, это является индивидуализированной терапией, методом спасения конкретного тяжелого пациента. Ну и время создания нужного «коктейля фагов» тоже не всегда самое быстрое. Но мы уверены, что в этом направлении еще ожидается немало успехов и внедрений в практику медицины.

В связи с дальнейшим внедрением молекулярно-генетических технологий стали пересматриваться, казалось бы, прочные медицинские теории. Например, много лет в медицине считалось, что в крови как в «стерильной» жидкости в норме не может находиться не то что бактерий, но и даже вирусов. А сегодня мы знаем, что в крови у многих здоровых людей находятся вирусы. Термин «виром крови» уже стал проникать из науки в практическую деятельность.

Один из распространенных в крови вирусов – вирус TTV (Torque Teno Virus). Этот вирус обнаруживается в крови у многих абсолютно здоровых людей (68–80 %), но в малых количествах. Не так давно количество его в крови было предложено оценивать как измерительный показатель функции иммунной системы у пациентов после пересадки органов и тканей. В случае подавления иммунитета от любой причины этот вирус начинает более активно размножаться в крови, а его количество преодолевает определенные пороги. Поэтому у пациентов, получающих препараты против отторжения органов, действующих путем подавления иммунной системы, именно с помощью оценки уровня TTV в вироме крови можно понять, как сильно угнетена иммунная система. Это важно как для коррекции дозы лекарств, так и для понимания врачами, на каких временных этапах иммунитет достаточно восстановился, чтобы, например, можно было сделать прививку от гриппа. Вот такой безвредный вирус в крови, как маленький шпион «наблюдает» за функцией иммунитета. Ну а сегодня в крови большинства здоровых людей с помощью высокочувствительных методов находят и десятки других похожих на TTV вирусов. Так что, уважаемые специалисты в области трансфузиологии (переливания крови), кровь здорового человека отнюдь не стерильна, а ее виром представлен десятками разных вирусов, которые обычно не определяются в стандартных лабораториях.

Уверен, что эра изучения вирусов только началась. И продолжающиеся эпидемии и пандемии послужат уроком для развития вирусологии. Ведь все равно вирусы эволюционно на несколько шагов впереди ученых, и с каждой их успешной мутацией, позволяющей им выйти на новый уровень эволюции, мы только стараемся их догнать в попытке обезвредить. И от того, насколько будет развита наша наука, зависит то, с какой скорость мы отреагируем на следующий скачок эволюции вирусов и следующую пандемию. Сегодня на мировых встречах с участием политиков обсуждается стратегия реагирования на новую пандемию, так называемую «болезнь X». Эта неизвестная болезнь с пандемическим потенциалом может разразиться в любой момент, а учитывая объем международных перелетов и контактов, скорость ее распространения может быть угрожающей. Поэтому мировое научное сообщество и должно подготовить меры реагирования на такую ситуацию, включая ускоренное создание вакцин. Для этого должны быть готовы определенные платформы вакцин, то есть «консервы», в которых для запуска производства нужно заменить всего несколько компонентов, полученных учеными из вируса новой «болезни Х». Уже создан «шорт-лист» из потенциальных кандидатов на новый пандемический вирус. И к нему надо быть готовыми всем. Поэтому книга вирусных инфекций еще точно не закрыта, а человечество еще ждет немало страниц этой истории.