В мире незримого

Всякое большое открытие всегда заставляет удивляться могуществу науки, безграничности творческих возможностей ума человеческого. В одних открытиях поражает прямолинейность твердого расчета, приводящая к намеченной цели, в других — неожиданность открытия. Иногда поиски в одном направлении приводят к иным результатам, они могут оказаться не менее, а даже более интересными и важными для науки и практики.

Об одном сравнительно недавнем открытии в иммунологии и пойдет речь. В 1957 г. был открыт интерферон. Открылась новая страница иммунологии. Что она даст? Надежду, что ученые поднимутся еще на одну ступеньку выше в познании невидимого мира? Да, но вместе с тем и надежду на то, что еще одним оружием в борьбе с вирусами станет больше.

Но прежде чем говорить об открытии интерферона, необходимо сказать о белках — веществах, вырабатываемых клетками организма, — выполняющих разнообразные, в том числе и защитные функции организма от болезнетворных микробов. Защита организма от вирусов, возбудителей многих тяжелейших заболеваний, вызывающих массовые эпидемии, например грипп, оставалась и остается одной из актуальнейших проблем современной медицины.

Именно в этом направлении работал английский ученый А. Айзекс со своим сотрудником Д. Линдеманном, изучая в эксперименте грипп, но… открыл интерферон. С этого времени внимание ученых многих стран приковано к интерферону, выяснению его значения в профилактике в лечении гриппа, а возможно, и других вирусных болезней.

Все в том открытии является интересным и важным: характер белка и вызываемое им действие на вирусы, сложные и тонкие взаимоотношения между клеткой организма и частичкой (вирусом), измеряемой миллионными долями миллиметра, механизм этих взаимоотношений, приводящий к невозможности размножения вирусов в клетке, а следовательно, к их гибели.

По современным воззрениям интерферон является низкомолекулярным белком, вырабатываемым клетками организма человека и животных. Почему же интерферон приковал к себе большое внимание? Экспериментальными исследованиями доказано, что он обладает защитными свойствами против различных вирусов. Это является исключительно важным, если учесть, что лечение многих вирусных болезней еще ждет своего разрешения. Оказалось, что интерферон оказывает губительное действие и на так называемые онкогенные вирусы, вызывающие некоторые злокачественные опухоли. Всем сказанным и объясняется необычайный интерес к интерферону, с изучением которого стали связывать раскрытие тайн вирусных болезней и практические меры профилактики и лечения.

Открытию интерферона предшествовало еще одно важное событие в вирусологии. Ученые раскрыли интересное явление в мире вирусов, которое получило название интерференции. Оно расширило круг представлений о мире микробов. Среди микроорганизмов в естественных условиях их обитания (в почве, воде, в организме человека, животных, растений) в процессе эволюции сложились различные взаимоотношения: содружественные (симбиотические) и враждебные (антагонистические). Симбиоз — это такая форма взаимоотношений, когда микробы в процессе своей жизнедеятельности и выработки ими продуктов обмена веществ оказывают благоприятное влияние на рост и развитие друг друга. В противоположность этому антагонизм — это конкуренция между микробами, одна из форм борьбы за существование.

В антагонизме проявляются средства защиты или нападения одних микробов на другие, в результате чего наступает торможение роста и развития угнетаемых микробов или их полная гибель. Так, например, одни микробы изменяют реакцию среды в кислую или щелочную сторону, которая становится вредной для других. Многие микробы выделяют во внешнюю среду ферменты, красящие вещества — пигменты, неблагоприятно действующие на «соседей». Широкую известность получили многие микробы почвы, вырабатывающие антибиотики, губительно действующие на многие болезнетворные микробы.

Раскрытие этих явлений в микробном мире навело ученых на мысль об использовании антагонизма микробов в различных отраслях народного хозяйства и медицине. На заре становления микробиологии Л. Пастер убедился в том, что гнилостные бактерии при их культивировании совместно с сибиреязвенными бациллами подавляют рост последних. И. И. Мечников доказал, что молочнокислые бактерии продуктами своей жизнедеятельности подавляют в кишечнике рост гнилостных микробов. В конце XIX в. А. Г. Полотебнов и В. А. Манассеин выяснили антагонистическое действие зеленой плесени на гноеродные микробы. Среди микроорганизмов — лучистых грибов (актиномицетов) найдены виды — продуценты, т. е. производители антибиотиков, и среди них, например, широко известный стрептомицин, губительно действующий на бактерии туберкулеза, чумы, гноеродные кокки и другие микробы. В почве, кишечнике человека и животных найдено много других микробов, обладающих антагонистическими свойствами, но все они относятся к числу видимых в обычные световые микроскопы микроорганизмов.

А как у вирусов, представляющих особую группу микроскопических живых частиц, видимых лишь с помощью электронных микроскопов? Ведь они не обладают даже самостоятельным обменом веществ, их жизнедеятельность и развитие, зависят от обмена веществ тех клеток, в которых они паразитируют и на обмен веществ которых они, в свою очередь, влияют. Отличаются вирусы от микробов других групп также и по своему химическому составу, размножению и ряду других свойств. И вместе с тем антагонизм у вирусов хорошо доказан не только в организме животных и человека, но даже в развивающихся вне организма культурах тканей или куриных эмбрионах.

Обратимся к фактам. Еще в начале XIX столетия Э. Дженнер, наблюдая за результатами своих знаменитых прививок против оспы, заметил, что у людей, больных другим вирусным заболеванием — герпесом[19], вакцина против оспы не прививается. Это оказалось тем случаем антагонизма вирусов, при котором вирус герпеса противодействует приживлению в клетках организма другого вируса, в данном случае вируса оспы.

В дальнейшем стали известны интересные и важные наблюдения ученого Хоскинса, пролившие свет на взаимоотношения между вирусами, при которых одни из них защищают организм от смертельной угрозы другого. Это касается вирусов — возбудителей желтой лихорадки. В природе существуют две разновидности вируса желтой лихорадки: один из них’ вызывает легкую форму, другой — тяжелую. Казалось бы, что введение обоих вирусов должно вызвать наиболее тяжелое течение желтой лихорадки. Однако опыты показали иное. Оказалось, что если обезьянам сначала ввести первый вирус, а затем второй, то животные остаются живыми и здоровыми: То, что это не случайность, доказывают контрольные наблюдения над другими обезьянами, получившими лишь второй вирус в той же дозе. Все контрольные обезьяны обычно погибают. Как же было объяснено столь удивительное явление? Оно явилось результатом антагонистического взаимодействия между вирусами, и ученые дали ему название интерференции вирусов.

Итак, было доказано, что в результате интерференции один вирус может защищать организм от заболевания, вызываемого другими вирусами. В науке появилось новое направление, приковавшее к себе пристальное внимание ученых. Прежде всего, оно было необычным для сложившихся научных представлений о вирусных болезнях; Во-вторых, напрашивался важный практический вывод — нельзя ли использовать интерференцию вирусов для лечения и профилактики вирусных инфекций?

Наблюдения продолжались, расширился фронт исследований. Ученых заинтересовали многие другие вирусы с точки зрения интерференции. Опыты ставились на обезьянах, кроликах, морских свинках, белых мышах, крысах с различными вариантами вирусов одного вида, а также с вирусами видов, вызывавших различные заболевания. Результаты оказались поистине феноменальными, и это необычное явление по заслугам было названо феноменом интерференции. Разберемся в этом.

Например, вирус оспенной вакцины может интерферировать (конкурировать) с вирусом ящура или вирус гриппа — с вирусом желтой лихорадки. Однако не все вирусы могут интерферировать друг с другом, а только определенные. Если обезьяне ввести вирус чумы собак, а затем заразить ее полиомиелитом, то обезьяна, чувствительная к полиомиелиту, не заболеет. Если же обезьяне ввести вирус осповакцины, а затем вирус полиомиелита, то она заболеет полиомиелитом и погибнет. Можно привести еще много примеров интерференции вирусов.

Для полноты представлений о взаимоотношениях вирусов надо сказать и о другом. Вирусы, так же как и бактерии, могут не только «враждовать» друг с другом, но и быть полезными друг другу, стимулировать взаимное развитие в организме. Все эти факты требуют особых подходов к феномену интерференции и поисков условий, полезных для борьбы с вирусными болезнями.

Новые исследования подтвердили, что интерферировать вирусы могут не только в организме, но и вне его — в культурах тканей и в развивающемся курином зародыше. Эти открытия, являясь исключительно важными для науки, оказались перспективными для решения ряда практических вопросов, связанных с лечением и профилактикой вирусных инфекций. Об этом мы расскажем дальше, а пока остановимся еще на одном замечательном достижении экспериментальной вирусологии.

Представим себе использование, интерференции вирусов для профилактики, например, гриппа. Для этого понадобилось бы предварительно ввести в организм человека другой вирус. Всегда ли это будет возможным и безопасным? Не вызовем ли мы, предупреждая грипп, другую вирусную, инфекцию? Тот же самый вопрос возникает, если взять примеры с другими инфекциями. Поэтому ученые стремились найти безопасные (сапрофитные) для человека вирусы для интерференции с болезнетворными. Оправдание этих надежд было бы большой удачей для науки и практики. А пока достижением несомненно Огромного значения явилось открытие, доказавшее, что не только живые, но и убитые вирусы могут интерферировать с живыми. Значит, предварительное введение какого-либо безопасного убитого вируса может защитить от заболевания, вызываемого другим болезнетворным живым вирусом?

Интерференция вирусов оказалась не случайным явлением. Раскрыты были новые закономерности о взаимоотношениях между вирусами, а также между вирусами и клетками организма человека и животных. Ученые высказывают мнение, что в результате воздействия одного вируса на клетки организма в них нарушается метаболизм, т. е. нормальный обмен веществ, в результате чего другой вирус, не находя нужных для его развития веществ — метаболитов, не в состоянии развиваться и тем самым вызывать заболевание. На основе этих теоретических и экспериментальных доказательств роли и значения интерференции уже решаются важные практические задачи защиты от вирусных инфекций.

Вспомним, что интерферон образуется клетками организма человека и животных. По своему действию он направлен против вирусов, т. е. микробов. Возникал вопрос: нет ли общего между интерфероном и другими противомикробными веществами — антителами, которые также вырабатываются в организме? Общее между ними , лишь антимикробная направленность действия, различие же оказалось коренным. Если антитела строго избирательно (специфически) действуют лишь на те микробы и вирусы, против которых они образовались в организме, интерферон же действует неспецифически на многие различные вирусы. Иначе говоря, интерферон поливалентен и обладает широким спектром противовирусного действия. Академик АМН СССР, профессор 3. В. Ермольева считала, что интерферон является фактором неспецифического противовирусного иммунитета и играет важную роль в выздоровлении от вирусных инфекций. Интерферон можно рассматривать и как противовирусный антибиотик широкого спектра действия, так как он образуется живыми клетками.

Итак, Айзекс и Линдеманн открыли интерферон. Они культивировали на особой среде наружную оболочку куриного зародыша (хорионаллантоисную оболочку) в присутствии убитого нагреванием вируса гриппа. Затем пробирки помещались при 37 °C либо в шуттель-аппарат для встряхивания, либо в аппарат для вращения пробирок. Через 2 ч хорионаллантоисные оболочки промывали раствором Эрла и вносили свежую среду, в которой они выдерживались в течение 18–24 ч при 37 °C. Последующее заражение этих оболочек живым вирусом гриппа не сопровождалось его размножением, т. е, наблюдался обычный феномен интерференции. Ученые впервые обнаружили, что если в культуральную жидкость, в которой, находились эти оболочки, внести на несколько часов свежие кусочки хорионаллантоисных оболочек, то и они приобретают устойчивость к последующему заражению другими вирусами. Таким образом, авторы установили, что после обработки хорионаллантоисных оболочек инактивированным (т. е. убитым и потерявшим активность) вирусом гриппа оболочки выделяют в окружающую среду вещество, которое вызывает интерференцию вирусов, и назвали это вещество интерфероном.

В Советском Союзе интерферон получен академиком АМН СССР 3. В. Ермольевой и учеными Н. М. Фурер, Т. И. Балезиной, Л. Л. Фадеевой и Б. М. Немировской. Ученые использовали убитый ультрафиолетовым облучением вирус гриппа типа А, который во взаимодействии с хорионаллантоисными оболочками куриных зародышей способствовал образованию интерферона. Полученный интерферон оказался активным и действовал не только на вирус гриппа типа А, но и Аг, а также и на ряд других вирусов, например кори, полиомиелита, оспо-вакцины и др.

Менялись условия опытов, помимо оболочек куриного вибриона, изучалось образование интерферона вне организма на тканевых культурах различных животных, например почек кроликов, обезьян, черепахи и т. д.

Вывод оказался положительным, получение интерферона подтверждалось, но, несмотря на явный успех всех этих экспериментов, выявились новые трудности и осложнения. Ведь продуцентами (производителями) интерферона были — клетки и ткани животных различных видов. Следовательно, возник вопрос: не будет ли интерферон сохранять видовую специфичность? И действительно, это оказалось так. К примеру, получили интерферон на тканях куриного зародыша. Он действовал на вирусы, но лишь в тканях куриного эмбриона. На те же вирусы, но в утином эмбрионе интерферон не действовал, здесь вирусы нормально размножались. «Куриный» интерферон оказался неактивным и в клетках млекопитающих животных. Правда, в вопросе о видовой специфичности интерферона не все еще выяснено и среди ученых нет единого мнения. Опытами ряда исследователей доказано, что, помимо животных своего вида, интерферон может быть деятельным, но в меньшей степени, и в тканях животных других видов.

Известному советскому вирусологу В. Д. Соловьеву с сотрудниками удалось впервые доказать наличие не только видовой, но и определенной степени тканевой специфичности. Интерферон, приготовленный на тканях одного вида животного, оказался более активным для животных этого же вида и менее активным для животных другого вида. Словом, вопрос является очень сложным и требует дальнейших углубленных исследований. Во всяком случае стало ясно, что интерферон, полученный на тканях животных и сохраняющий свойство видовой специфичности, вводить в организм человека нежелательно… Для получения препарата, который можно было бы назначать человеку, как указывает академик АМН СССР В. Д. Соловьев, требуется обязательно человеческая ткань — продуцент интерферона. В этом направлении ученый и осуществлял свои исследования.

Для человека лучшими продуцентами интерферона оказались клетки лимфоидной системы. Производство интерферона ведется сейчас путем использования белых клеток крови человека-донора — лейкоцитов. На лейкоциты воздействуют вирусом, и после определенной технологической процедуры в жидкости специально обработанной лейкоцитарной массы выделяется интерферон, который может быть назначен человеку. Изучение лейкоцитарного интерферона показало, что он не является токсичным и не вызывает образования против себя антител. Следовательно, его можно вводить даже многократно и в больших дозах, не боясь побочного действия и нежелательных реакций организма.

В настоящее время методика получения интерферона с помощью лейкоцитов человека разработана в ряде стран. В СССР лейкоцитарный интерферон получен В. Д. Соловьевым с сотрудниками.

На данном этапе изучения интерферона выявлен ряд важнейших его свойств: препарат образуется в клетках и тканях организма; интерферон можно получать и вне организма; препарат более активен в тех клетках и тканях, из которых он был получен; интерферон безвреден для организма[20]; важной особенностью интерферона является его способность действовать на различные вирусы.

В настоящее время рассматриваются два типа интерферона. Если препарат образуется в организме, его называют эндогенным («эндо» — внутри). Для стимуляции его образования необходимы индукторы (побудители), которыми могут быть не только вирусы живые или убитые, но также и нуклеиновая кислота. Почему? Когда стало возможным изучать тончайшие вопросы структуры и химического состава вирусов, выявилось, что в состав частички вируса (вириона) входит только одна нуклеиновая кислота — РНК или ДНК. По этому признаку всю огромную массу вирусов разделили на две основные группы: РНК-содержащие вирусы и ДНК-содержащие вирусы, причем РНК-вирусы более активно способствуют образованию интерферона.

Таким образом, выяснилось, что индукторы образования интерферона — нуклеиновые кислоты. Больше того, оказалось что побудителями образования интерферона могут быть нуклеиновые кислоты даже не вирусного происхождения, например из плесеней, а также некоторые искусственно полученные вещества. Открылись новые горизонты в изучении и получении интерферона и усиления его активности. С этим связано получение интерферона вне организма человека, т. е. препарата, который в готовом виде может вводиться в организм человека. Такой интерферон получил название экзогенный («экзо» — снаружи).

У ученых возникла новая идея так использовать оба вида интерферона, чтобы получить максимальный лечебный и профилактический эффект. При этом учитывается, что искусственно вводимый экзогенный интерферон может быстро воздействовать на вирус при его внедрении в организм. Такой ослабленный вирус не в состоянии вызвать заболевание, например грипп, но станет хорошим побудителем (индуктором) для образования клетками организма эндогенного интерферона.

Оба эти направления по, применению эндогенного и экзогенного интерферона требуют, чтобы интерферон, получаемый вне организма, обладал высокой активностью. Только тогда он будет иметь право претендовать на использование в профилактических и лечебных целях. Это зависит от того, какой побудитель (индуктор) будет применяться и на каких тканях будет происходить образование интерферона. Самое главное, с какой мощностью будет происходить процесс интерферонообразования. Это имеет значение и для образования интерферона в организме. Поиски наиболее активных и вместе с тем безвредных индукторов (вирусов или веществ) являются важнейшей задачей науки в этом направлении.

Мы уже отметили, что такие противовирусные вещества, как антитела, губительно действуют лишь на тот — вирус, против которого они образовались. К примеру, антитела против вируса оспы действуют только на вирус оспы, а на вирус бешенства нет, и наоборот. Итак, антитела действуют строго избирательно, специфически, и в этом основная закономерность, с которой связано практическое применение иммунных сывороток или гамма-глобулинов, содержащих антитела. Интерферон же может действовать на многие вирусы, но как? В чем заключается механизм действия?

Еще раз для сравнения скажем, если антитела действуют непосредственно на вирусы и, особенно активно до внедрения их в клетки, то интерферон действует на клетки и в клетке, в которую внедрился вирус. Итак, если антитела могут уничтожить вирус только вне клетки (вирус, проникший в клетку, находится уже вне досягаемости для антител), то интерферон, действуя в клетке, осуществляет это весьма своеобразно. Чтобы понять это, надо сделать небольшой экскурс в область вирусологии. Так, вирусы как паразитарные микроорганизмы могут жить лишь внутри чувствительных клеток организма. В процессе эволюции одни вирусы приспособились к коже и слизистым оболочкам человека или животных, Другие — к центральной нервной системе, третьи — к дыхательным путям, четвертые — к кишечнику и т. д. Следовательно, паразитарность вирусов имеет строго избирательный характер. Размножение вирусов также происходит только внутри клеток и за счет клеток, осуществляя при этом глубокие изменения в их обмене веществ. При этом вирусы заставляют как бы «работать» на себя клетку: Нуклеиновую кислоту для своих частичек (вирионов) РНК-вирусы синтезируют за счет клеточной нуклеиновой кислоты. И именно интерферон задерживает синтез нуклеиновой кислоты в клетках, а тем самым и в вирусах, в результате чего вирусы не могут размножаться. Благодаря интерферону клетки организма становятся устойчивыми к поражающему действию вирусов. Конечно, механизм противовирусной защиты клеток организма значительно сложнее и во многом еще не изучен. В отношении механизма защитного противовирусного действия интерферона существуют различные взгляды и созданы различные теории. Это естественно, когда требует решения такая сложная проблема, касающаяся раскрытия свойств нового биологического фактора, изучение которого идет на молекулярном уровне.

Открытие интерферона явилось большим событием в биологии и медицине. Одна из важнейших задач сейчас — очистка и концентрация интерферона, от решения которой зависит качество и высокая активность препарата для лечения и профилактики.

Итак, в арсенале средств борьбы с вирусными заболеваниями появилось еще одно оружие. Интерферон обладает профилактическим и лечебным действием. Применяется он в готовом виде, сочетанно действуя вместе с тем интерфероном, который образуется в организме под влиянием интерфероногенов. Открываются перспективы для комплексного применения интерферона с другими (химическими) лекарственными препаратами.

Наконец, нельзя не остановиться еще на одной заманчивой перспективе. Возникла идея, нельзя ли для большего успеха в профилактике и лечении применять комплексно интерферон и иммунные сыворотки? Интерес к этой идее станет понятным, если вспомнить, как действуют на вирусы антитела и интерферон. Антитела действуют специфически на вирус, интерферон — неспецифически — вот первое, что дополняет и тем самым усиливает их противовирусное действие. Во-вторых, антитела действуют далеко от клетки или «на ближайших подступах» к ней, иначе говоря, вне клетки, а интерферон — внутри клетки. Это также создает более глубокую защиту от вирусов.

Успешные поиски интерфероногенов — вирусов или веществ, способствующих получению интерферона, дали положительные результаты, но поиски продолжаются.