Труды профессора Каваоки наделали много шума во всем мире. Он воссоздал вирус, который столетие назад свел в могилу 40 миллионов человек. Однако, пусть это звучит странно, если к нам придет новая пандемия гриппа, мы будем ждать спасения именно от этого человека.
Строитель вирусов: сумасшедший или спаситель?

Вирус содержится в фиалах объемом 2 мл внутри холодильной камеры при температуре -80°С. При такой глубокой заморозке вирус будто бы заключен в кусок янтаря и находится в ожидании. Под микроскопом он похож на какое-то средневековое оружие — сферический объект, утыканный десятками шипов. Точно так же выглядел вирус 1918 года — штамм H1N1, более известный как «испанка» и унесший жизни не менее 40 млн человек.

Холодильник заперт и запечатан внутри специального помещения с бетонными стенами. Помещение находится в лаборатории, которая также имеет бетонные стены толщиной 46 см, вдобавок усиленные металлической арматурой. Войти сюда можно лишь через целую анфиладу комнат, которую открывают герметичные люки, вроде тех, что можно увидеть на подводных лодках. Еще здесь все уставлено датчиками сигнализации — их более пяти сотен, они распределены по всему зданию и установлены на всевозможных приборах, чтобы в случае нежелательного вторжения оповестить охрану и полицию кампуса. Наблюдение за лабораторией ведется круглые сутки.

Биокрепость для Йосихиро

Все эти камеры, герметичные двери и датчики должны работать безукоризненно — таково базовое требование ко всему, что находится в Институте по исследованию гриппа стоимостью $12,5 млн. Он расположился на окраине кампуса Университета Висконсин-Мэдисон.

Каваока (слева) работает вместе со своим ассистентом-постдоком Фото было сделано в 2001 году, еще до того, как была построена нынешняя лаборатория. Новая лаборатория ежегодно закрывается на четыре-шесть недель для проведения обеззараживания.
Пройдя начальную проверку на посту ФБР (это обязательное требование ко всем сотрудникам), работники лаборатории перед входом должны снять с себя все, включая нижнее белье. Затем надеть специальную рабочую одежду и пару резиновых сапог, имеющих внутренний и внешний чехлы. В таком виде уже можно пройти в тамбур перед входом в лабораторию. Чтобы пройти за следующую дверь, нужно облачиться в комбинезон и перчатки из паропропускающей мембраны Tyvek, сменить сапоги и надеть респиратор с фильтром. После работы в лаборатории всю спецодежду надо снять в строго определенном порядке и принять пятиминутный душ. Под душем тщательно вымыть себя с мылом, включая все открытые полости тела, и хорошенько высморкаться.

Здание, в котором хранятся вирусы, относится к классу BSL-3-ag, то есть к сооружениям с почти наивысшей биологической защитой. Здесь же, кстати, содержится вирус Эбола. Ни одна частичка биоматериала не должна покинуть эти стены.

Институт построили в 2008 году в основном для того, чтобы поддержать научные поиски одного-единственного человека — Йосихиро Каваоки. Несколько месяцев назад этот человек опубликовал работу, описывающую удачный опыт построения вируса, идентичного печально знаменитой «испанке», из генетического материала современных вирусов гриппа. Для целей исследования он создал штамм, которому с помощью мутации придал способность передаваться по воздуху, и заразил этим вирусом подопытных хорьков.

Вирус гриппа H5N1 под микроскопом Этот тип болезни так и не был зарегистрирован в США, однако грипп других видов постоянно разносят по стране водоплавающие птицы.
В морозильной камере в другой части здания хранится гибридный вирус H5N1 с вставленными в него генами «свиного гриппа», которым в 2009 году заразились почти полмиллиона человек. Об этой работе Каваока отчитался в своей публикации 2012 года. И наконец, в еще одном холодильнике находится другая версия штамма, устроившего пандемию 2009 года. В одном докладе, основанном на утечке с закрытой для публики научной конференции, утверждается, что эта, последняя, разновидность вируса способна легко обходить иммунную систему человека, подобно тому, как вода обтекает встретившиеся на пути валуны.

Угроза гибели человечества? Зачем же профессор занимается всем этим, пусть даже за стенами неприступной крепости? Поначалу Каваока отказался отвечать нам на этот вопрос, но затем согласился на часовую беседу в переговорной напротив двери его лаборатории, причем в присутствии руководителя факультета. Ученый будто ждал вопроса, который задают все, кто знает, чем занимается профессор, даже коллеги из высших научных сфер.

Он сумасшедший?

За пределами колец безопасности, университета и города Мэдисон, где власти непоколебимы в своей поддержке профессора и даже построили ему институт за $12,5 млн (отвергнув других соискателей), этот вопрос обсуждался множеством людей, мнению которых можно доверять в разной степени. Отчет о работе над вирусом H5N1, содержавший очень подробное описание методов строительства возбудителей болезни, вызвал столь неоднозначную реакцию, что консультативный совет Национального института здравоохранения рекомендовал засекретить часть этих исследований от широкой публики, в то время как планировалось их обнародование в журнале Nature.

В июне Каваока и его команда опубликовали данные по работе над вирусом, идентичным вирусу 1918 года, в журнале Cell Host?&?Microbe, и уже в день выхода статьи в свет британская газета The Guardian разразилась материалом под заголовком «Ученые осуждают безумное, опасное строительство смертельного вируса гриппа, передающегося по воздуху». Статья называла опыты американцев опасными для жизни и цитировала бывшего советника по науке лорда Мэя, который объявил работы Каваоки «совершенно безумными». В интервью для той же статьи Саймон Уэйн-Хобсон из высокоавторитетного института Пастера в Париже заявил: «Это сумасшествие!»

Негативно настроенные ученые считают, что работа Каваоки нарушает Нюрнбергский кодекс по биоэтике в части правил работы с биологическими агентами, а конструирование искусственных биологических патогенов создает опасность катастрофы, в том случае, если из-за какого-либо происшествия в лаборатории вирусы выйдут за ее пределы и попадут в природу. Оппоненты профессора полагают, что эти опасные работы следует прекратить.

В июле газета The Independent опубликовала фрагмент отчета о закрытой конференции, из которого следовало, что Каваока создал новый вирус гриппа, «перед которым иммунная система человека окажется совершенно бессильной, если только возбудитель вырвется из стен лаборатории». Днем позже веб-ресурс Gizmodo дал в «Твиттере» ссылку на эту публикацию уже со своим заголовком: «Ученые создали вирус гриппа, который может убить все человечество».

Эта и подобные перепубликации в социальных сетях превратили информацию о работе Каваоки в настоящий сетевой вирус. Твиты и посты в блогах, посвященные этой теме, стали распространяться с огромной скоростью, в том числе в тех сетевых сообществах, участники которых понимали в вопросах биологии не больше цыпленка. Ученый постоянно получает по электронной почте угрозы. Каваока пересылает эти письма в ФБР и старается думать только о работе.

Грипп, утки и свиньи

Получается, никакой логически обоснованной цели у исследований Каваоки нет. Вирусов гриппа вокруг нас и так достаточно, причем во множестве форм. Вирусы несут в себе водоплавающие птицы, особенно утки, и чаще всего они не обнаруживают никаких симптомов болезни, хотя постоянно его распространяют через свой желудочно-кишечный тракт. Попросту говоря, если утка испражняется в пруду, в воду попадает вирус гриппа. Поскольку водоплавающие птицы есть везде, где есть вода, они не только распространяют вирусы повсеместно, но и создают условия для их мутирования в опасные для человека штаммы.

Вот как это, к примеру, может происходить. Предположим, голубокрылый чирок (Anas discors), зараженный вирусом H5N3, летит известным путем миграции вдоль Миссисипи от Мэдисона до Арканзаса. По пути птица спускается в пруд и испражняется в него. У берега пруда в воде валяется свинья, которая заражается H5N3 и вскоре получает ранние симптомы гриппа: насморк, кашель, небольшую температуру. Вскоре после этого утка-кряква из центрального Миссури с другим вирусом — H1N1 — летит тем же птичьим путем — и по дороге садится в тот же пруд. И теперь несчастная свинья подхватывает и H1N1. При определенном стечении биологических факторов может случиться довольно редкое события — две разновидности вируса соединятся в одну форму. И к этой новой форме ни у одного млекопитающего не будет иммунитета. Если этот новый штамм вируса гриппа получит способность передаваться воздушно-капельным путем, человечество вновь вспомнит слово «пандемия».

Ученые во всем мире разрабатывают разные стратегии для противодействия такому сценарию: от подавления возникшей пандемии на начальном этапе до предотвращения ее. Но грипп издревле присутствует на Земле, хоть с самим вирусом человечество познакомилось только в 1902 году. Чтобы процветать и размножаться, гриппу нужны лишь живые клетки. Специальный белок в составе вируса, гемагглютинин, образует особую структуру, которая позволяет присоединиться к клеточной мембране и проникнуть сквозь нее. Затем вирус заражает клетку своим генетическим материалом, использует ее репродуктивный аппарат для строительства своих копий и, наконец, убивает клетку-хозяина. Чаще всего грипп локализуется в верхних дыхательных путях (это то, что мы называем сезонным гриппом), но в более редких случаях вирус, за счет способности к мутациям, способен обойти противодействующие ему механизмы защиты. Новая мутация становится более вирулентной, и вирус прорывается от верхних дыхательных путей к другим органам. Тогда очень вероятна гибель зараженного организма и передача этой опасной формы другим потенциальным жертвам.

В дополнение к водоплавающим птицам вирусом гриппа заражаются и другие виды животных: куры, свиньи, лошади и собаки. В промышленном птицеводстве грипп может погубить сразу миллионы цыплят, и потому контроль за развитием вируса имеет здесь чисто экономический смысл. Поскольку многие штаммы вируса гриппа передаются от животных к человеку, именно в ветеринарии проходит передний край борьбы с заболеванием.

Титулованный ветеринар

Каваока как раз и является исследователем в области ветеринарии. Еще юношей в Японии его страшно заинтересовало, как работают организмы животных — мускулы, кости, кровь, клетки. И тогда Йосихиро пошел учиться на ветеринара. После получения образования и серии поставленных опытов, а также опубликованных на их основе научных работ Каваока стал ветеринаром-исследователем с постоянно растущим авторитетом в этой сфере. Потом он отправился в США во всемирно известную Детскую исследовательскую клинику Св. апостола Иуды в Мемфисе, штат Теннесси, где проработал 14 лет, пока, по его словам, не «накопил достаточного багажа» для перехода в Университет Висконсин-Мэдисон. Там в 1997 году Каваока занял должность профессора в Школе ветеринарной медицины. Ученый также имеет должность профессора в Университете Токио, где проводит по два-три месяца в году, а кроме того, много ездит по миру, рассказывая о результатах своих опытов. В 2006 году он стал лауреатом премии Роберта Коха, что в среде микробиологов сопоставимо с Нобелевской премией. Каваока и его труды известны в его профессиональной области абсолютно всем, а спрос на него со стороны научного сообщества и научной прессы постоянно очень высок. Профессор говорит, что работает семь дней в неделю со времен своего последнего отпуска, который был так давно, что он даже не помнит, в каком году это было.

Ученому 58 лет, но выглядит он на 35 — стройный, никаких мешков под глазами. Он часто улыбается, и смех его звучит всегда по‑доброму. У профессора есть такая привлекательная черта — он постоянно принижает свои умения. Если вы скажете, дескать, это же настоящее чудо — конструировать вирусы, Каваока лишь всплеснет руками, слегка усмехнется и скажет: «Ну да, моя сестра бы не смогла». Однако, по его мнению, любой исследователь, обладающий требуемой подготовкой, способен производить такие же опыты. Несмотря на долгие часы в лаборатории, несмотря на противоречивое отношение общественности, Каваока говорит, что любит свою работу, ибо она доставляет ему удовольствие. И это удовольствие в том, чтобы узнавать нечто новое. Неустанный поиск — самая большая радость в мире! Профессор пожимает плечами, как бы говоря: «А что еще можно желать от жизни?» «Когда работа перестанет приносить мне удовольствие, я оставлю ее», — замечает Каваока. Но все это никак не приближает нас к ответу на вопрос о смысле реконструирования смертельного вируса 1918 года. Так все же зачем?

Не победить, но упредить

«Есть одно общее соображение, которое широкая публика никак не поймет. Грипп победить нельзя, — говорит Каваока, — решительно мотая головой. — Его нельзя искоренить на нашей планете».

— А что если убить всех уток?

От мысли об этом у профессора вырывается смех. Он протягивает руки куда-то вверх и восклицает: «Да их слишком много!»

По мнению ученого, единственный реальный путь предотвращения пандемий гриппа — это прекратить передачу вируса от птиц к млекопитающим, и, в частности, к человеку. И для этого, как считает Каваока, он должен продолжать свои специфические исследования — изучать мутации приобретения функций. Вспомним, как мутации происходят в природе — в недрах организма той же несчастной свиньи. Профессор имитирует эту ситуацию в своей лаборатории. Он манипулирует вирусами, заставляет их мутировать, чтобы изучать их возможности и характер действия. Таким образом, мы сможем выяснить, как нам реагировать, если вдруг в результате мутации появится нечто вроде «испанки». Если мы знаем, как работает мутация, если мы пронаблюдали за ней и составили своего рода каталог ее поведения, то мы можем оценить, будут ли эффективны в противодействии ей современные вакцины или антивирусные препараты. И как только мы поймем, какое средство действенно, мы сможем создать достаточные его запасы для предотвращения пандемии. Иными словами, вся эта работа нацелена на спасение жизней. Каваоку огорчает непонимание оппонентов Ведь он не собирается стирать человечество с лица Земли, а, наоборот, хочет спасти жизни людей.

Так что до сих пор жертвами экспериментов Каваоки стали лишь мыши и хорьки — последние прекрасно подходят для подобных исследований, так как реагируют на вирус гриппа очень схожим с человеком образом. Чтобы проверить вирулентность штамма, профессор заражает вирусом зверьков, но те не покидают сей мир напрасно. Наделавшие шума исследования показали, что созданным в лаборатории мутациям можно противостоять с помощью антивирусного препарата осельтамивир, известного также под патентованным названием «Тамифлю». Из этого следует, что вирусы гриппа, хранящиеся в лаборатории, на самом деле не так уж опасны.

Действительно, выясняется, что после того, как мощный вирулентный штамм распространяется по Земле, после всех бед, которые он приносит, люди вырабатывают защиту от него. Свиной грипп 2009 года? Сейчас он циркулирует как сезонный грипп, а если вернется грипп 1918 года, даже в воссозданной Каваокой форме, у нас будет к нему почти полный иммунитет. Культуру этих вирусов можно хоть с хлебом поедать, никаких болезненных эффектов не будет. В это трудно поверить, учитывая все эти страшилки, окружающие работу Каваоки, но когда на профессора наседают с подобными вопросами, он еще более оживляется и трясет головой, будто собака, стряхивающая с шерсти воду. Даже сообщения о «вирусе, который сметет человечество с лица Земли», были абсолютно неправильно поняты. Информация, на которой основывались эти панические сообщения, была «в значительной степени неточной», как свидетельствует Ребекка Моритц, специалист по биобезопасности университета.

Кто-то может спросить с удивлением: «А отчего бы Каваоке не взять и вот так все не рассказать тем, кто донимает его вопросами?» А оттого, что профессору не хотелось бы выдвигать на первый план аргумент вроде «да это же совершенно безопасно!». Он предпочел бы говорить о важности своих исследований, даже в том случае, если придется иметь дело с действительно опасными вирусами.

«Но каково это — постоянно быть мишенью жесткой критики, особенно со стороны плохо информированной публики?» — спрашиваем мы Каваоку. Живость почти уходит с лица ученого, и он слегка наклоняется вперед. Потом поднимает глаза:

— Меня это печалит, — говорит Каваока.

Он объясняет почему. Дело не в том, что критика ранит его чувства или он боится угроз. Ему просто жаль, что оппоненты не понимают — он не собирается стирать человечество с лица Земли, а, напротив, хочет спасти жизни людей. Ученый надеется, что одно из его открытий действительно сможет помочь выжить каким-то безвестным людям, и именно эта надежда заставляет Каваоку упорно продолжать свои труды. С целью понять, что происходит в природе, и сыграть с ней на опережение.

Профессор сознает, что в жизни не бывает нулевого риска, но если прогноз погоды говорит лишь о 10%-ной вероятности дождя, мы вряд ли потащим с собой зонт. Конечно, когда речь идет о действительно опасных вирусах, ставки возрастают, и Каваока понимает страхи, которые окружают его опыты. Что если однажды он создаст вирус, против которого существующие средства бессильны? Да, это риск, считает ученый, но риск оправданный. Каваока, который сейчас работает и с вирусом Эбола, настаивает на том, что действует с огромной осторожностью и строго соблюдает правила безопасности в лаборатории, — по его словам, сотрудники института с большей вероятностью могут подхватить грипп дома у своих детей, чем на работе. «Вы скорее можете заразиться гриппом, — говорит Йосихиро Каваока, — если просто пойдете в парк кормить уток».

Возрождение убийцы: сильно упрощенное описание работы Каваоки над строительством вируса «испанки» 1918 года

Шаг 1. Обратный инжиниринг вируса столетней давности Для каждого из генов вируса 1918 года Каваока подобрал современную версию — из ныне существующих видов птичьего гриппа, и с их помощью был получен белок, почти идентичный образцу 1918 года. Затем ученый собрал последовательности генов в единую «нитку», являющую собой подобие генома «испанки» (этот геном был секвенирован в 2005 году.)

Шаг 2. Проверка работоспособности Иными словами, проверка способности к заражению. Зараженные хорьки хоть и не болели так сильно, как если бы это была настоящая «испанка», но проявившиеся симптомы были гораздо серьезнее, чем при обычном сезонном гриппе.

Шаг 3. Найти, что заставляет вирус распространяться Пандемия наступает только тогда, когда он легко распространяется. Каваока посадил инфицированных хорьков в клетки к здоровым, но заражения не происходило. Тогда профессор стал дополнять искусственный геном последовательностями генов из вируса «испанки» и наконец нашел тот фрагмент кода, который отвечал за заражение.

Шаг 4. Ввести мутации в наиболее важные гены Каваоке требовалось выяснить, как созданный с помощью генной инженерии вирус будет вести себя, если он обретет мутации, которые позволяют птичьему гриппу заражать млекопитающих. Ученый вводил в геном вируса разные комбинации подобных мутаций и заражал хорьков снова.

Шаг 5. Повторение снова и снова Одна группа хорьков продемонстрировала симптомы, близкие к реальному гриппу 1918 года. Оказалось, что вирус приобрел дополнительные мутации. Эксперимент с хорьками был повторен. Вирус снова мутировал. Всего он приобрел десять мутаций. Следующий шаг — наблюдать, не появится ли схожая мутация вируса в природе.

Статья «Строитель вирусов: сумасшедший или спаситель?» опубликована в журнале «Популярная механика» (№12, Декабрь 2014).