Вопреки этому совету, 50 лет спустя работники Национального института рака США изолировали первые ретровирусы человека и показали, что они вызывают рак71,72.
С 1950-х по 1970-е годы было сделано множество открытий в отношении ретровирусов. Фактически многие из них могут вызывать опухоли у млекопитающих, и они могут передаваться как вертикально (от матери к плоду), так и горизонтально (от одного индивида к другому после рождения). Помимо использования обратной транскриптазы для репликации РНК в форму ДНК, многие, но не все, ретровирусы заражают Т-клетки иммунной системы. Такие инфекции часто вредят иммунной системе, чаще всего иммуносупрессией (подавлением ее функции). Например, ряд ретровирусов может обитать в лимфоцитах и макрофагах и подавлять защитную активность последних. Критически важным событием стал тест для выявления обратной транскрипции и идентификации ретровирусов, что облегчило изучение ретровирусных инфекций.
1970-е годы ознаменовались лихорадочной активностью во многих лабораториях, искавших ретровирусы, способные заразить человека. Хотя было найдено много кандидатов, тщательные исследования показали, что эти ретровирусы происходили не от человека, а скорее были контаминированы компонентами не человеческих ретровирусов. Наиболее распространенными примерами были ретровирусы, первоначально загрязнявшие клетки приматов помимо человека или других млекопитающих, а затем использовавшиеся для культивирования в человеческих материалах. Другим осложнением было присутствие зависимых от хозяина полимераз (ферментов, важных для создания ДНК), которые во многих случаях было трудно отличить от вирусной обратной транскриптазы.
В то время множество ученых-медиков занимались проблемой ВИЧ. Первоначально двумя наиболее известными были Роберт Галло (рисунок 7.3 на вклейке) и Люк Монтанье из Института Пастера в Париже и соучредитель Всемирного фонда исследований и профилактики СПИДа. Как эти исследователи, так и сотрудники их лабораторий были катализаторами первоначальных изысканий и выявления вируса, вызывающего СПИД73. Однако, как мы увидим, другие ученые также сыграли свою роль в установлении значимости ретровирусных инфекций. Как отражено в других главах этой книги, не один или два, но многие исследователи вносят свой вклад в определение и понимание каждого вирусного заболевания, что верно и в отношении ВИЧ и СПИДа. Многие ученые будут участвовать в возможном достижении победы над последними.
Роберт Галло родился и вырос в Уотербери, штат Коннектикут. В раннем возрасте он был впечатлен болезнью и смертью своей единственной сестры, семилетней Джудит, от лейкемии20: «Я видел ее истощенной, желтушной, покрытой синяками. ‹…› Когда она улыбнулась, я увидел только запекшуюся кровь на ее зубах. ‹…› Это был последний раз (Галло было 11 лет), когда я видел Джуди. ‹…› Это зрелище стало самым могущественным и пугающим демоном в моей жизни».
Этот травмирующий опыт сильно повлиял на Галло, избравшего карьеру, посвященную изучению биологии клеток крови и лейкемии. Первоначально он обучался вирусологии в NIH, где погрузился в изучение ретровирусов. В результате его работы объединили области ретровирологии и биологии клеток крови. Значительный вклад был внесен Галло, когда он и его коллеги разработали метод выращивания лимфоцитов (белых кровяных клеток) in vitro и определили фактор роста, необходимый для их поддержания74. Действительно, это открытие лаборатории Галло способствовало изучению биологии лимфоцитов, объединив технологию выращивания лимфоцитов с техникой обнаружения вирусной обратной транскриптазы, разработанной Говардом Теминым и Дэвидом Балтимором, за которую те совместно были удостоены Нобелевской премии в области биологии и медицины в 1975 году. Эти достижения обеспечили Галло возможность поиска ретровирусов человека. Во-первых, тесты должны были отличать вирусную обратную транскриптазу от клеточной обратной транскриптазы. С помощью таких тестов и использования фактора роста T-лимфоцитов для выращивания лимфоцитов от пациентов с лейкемиями, Галло и его коллеги изолировали первый человеческий ретровирус, T-лимфотропный вирус человека (HTLV–I), идентифицированный у пациента с кожной T-лимфоцитарной лимфомой71,72. Независимо исследователи из Японии выделили похожий вирус, вызывающий острую T-лимфоцитарную лейкемию у взрослых людей75. Через год от пациента с волосатоклеточным лейкозом был выделен второй человеческий ретровирус, HTLV–II.
Выделение первых человеческих ретровирусов стало возможным благодаря обнаружению активности обратной транскриптазы в жидкой культуре T-лимфоцитов, полученных от пациентов с лейкемией. Когда Галло и его коллеги с помощью нескольких методов фенотипировали раковые клетки, содержащие обратную транскриптазу, ими оказались CD4+Т-лимфоциты. Кроме того, эта обратная транскриптаза была специфична для вируса, не являлась компонентом клеток хозяина и заметно отличалась от ДНК-полимеразы человека. Под электронным микроскопом вирус выглядел как С-образная частица, точно так же, как ретровирусы, выявленные ранее у млекопитающих других видов. Гены этого вируса были картированы, и определены относительные положения нуклеотидных последовательностей в их геноме относительно друг друга. Многими последующими исследованиями было показано, что HTLV-I передается через компоненты крови, во время беременности от инфицированной матери к ее плоду и при половом акте. HTLV-I, HTLV-II и ВИЧ оказались человеческими ретровирусами.
В декабре 1981 года Майкл Готтлиб и его коллеги по медицинскому факультету Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе обследовали четырех гомосексуальных мужчин, которые были госпитализированы с длительными приступами лихорадки и множественными бактериальными, грибковыми и вирусными инфекциями – признаками поражения иммунной системы и низкого уровня CD4+T-лимфоцитов 1,13,17. У всех четырех пациентов развилась пневмония, вызванная Pneumocystis carinii, а у одного была редкая опухоль, саркома Капоши.
30-летний ранее здоровый гомосексуальный мужчина (пациент 3) был помещен в медицинский центр Калифорнийского университета с историей боли при глотании в течение месяца, молочницы [грибковой инфекции] ротовой полости, лейкопении [низкий уровень лейкоцитов в периферической крови] и потери веса на 12 килограммов.
Из первоначального биопсийного образца вирус выделен не был. Больной был выписан… но через пять дней вновь поступил с лихорадкой, одышкой [затрудненное дыхание] и сухим кашлем… Рентгенограмма грудной клетки показала двустороннюю интерстициальную инфильтрацию [легких]… В биопсийном образце выявлено обильное присутствие Pneumocystis carinii… Из мочи [четырьмя месяцами спустя] была выделена культура цитомегаловируса… пациент был повторно принят [тремя месяцами спустя] из-за прогрессирующей кахексии (ослабления и истощения)… На левой стенке грудной клетки у него был выявлен узелок, не присутствовавший при предыдущем осмотре… три аналогичных очага были расположены в пищеводе… биопсия выявила саркому Капоши1,13,17.
Подобные медицинские отчеты о синдроме приобретенного иммунодефицита с множественными инфекциями, а иногда и саркомой Капоши, вскоре появились во многих местах17. Стало очевидно, что новая и опасная болезнь возникла не только в США, но также в Европе и на Гаити. В анамнезе пациентов из многих медицинских центров отмечались выраженные дефекты T-лимфоцитарного компонента иммунной системы, особенно CD4+T-лимфоцитов; связь с пневмонией, вызванной бактериями Pneumocystis carinii; иные инфекции; и иногда редкая форма рака – саркома Капоши. Летальность превышала 90 %. Хотя возбудитель не был известен, эпидемиологические данные свидетельствами о наличии инфекционного фактора, вероятно, вируса.
Это новое заболевание, в итоге названное СПИДом, к 1983 году стало эпидемией. Но как могло внезапно появиться такое серьезное заболевание? История других инфекционных агентов, вызывавших эпидемии в прошлом, указывает на то, что они часто сопровождают серьезные изменения в социальных и/или экономических условиях. Первые эпидемии кори и оспы развились, вероятно, тогда, когда люди покинули изолированные деревни и переселились в новые, более густонаселенные города вдоль речных бассейнов. Что касается кори, то новые отношения между людьми и одомашненными ими животными, вероятно, также сыграли свою роль, учитывая сходство (гомологию аминокислотной последовательности) вируса кори человека, вируса чумы собак (сходство на 38 %) и вируса чумы крупного рогатого скота (сходство на 60 %). Миграции людей на океанских судах имели четкую связь с первыми эпидемиями желтой лихорадки в Новом Свете. Еще одним фактором было воздействие нового инфекционного агента на изолированные группы населения: например, аборигенами Фиджи, никогда не сталкивавшимися с вирусом кори, или американскими индейцами, не имевшими опыта взаимодействия с вирусами оспы и кори. Эти племенные популяции были не только изолированными, но и относительно инбредными, поэтому в их генофонде отсутствовал широкий полиморфизм по многим генам, наблюдаемый в более крупных космополитических регионах. Члены таких обособленных сообществ, несомненно, будут обладать генами «восприимчивости», которые не были удалены (в результате смертей) из-за отсутствия контакта с конкретным инфекционным агентом.
Происхождение ВИЧ и СПИДа было раскрыто в 2006 году76-80. Очевидно, что кровь двух видов обезьян, зараженных этим вирусом, содержала инфекционный агент, сумевший преодолеть межвидовой барьер и попавший к людям, убивавшим этих животных для пропитания. ВИЧ пришел от обыкновенных шимпанзе (Pan troglodytes), встречающихся в Африке, а источником ВИЧ-2 был воротничковый (красноголовый) мангобей (