Тайны вирусов

...тысячи лет идет эта тихая невидимая война человека и вирусов...

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта

МОЖЕТ ЛИ "ЧУЖОЕ" СТАТЬ "СВОИМ"?

МОЖЕТ ЛИ 'ЧУЖОЕ' СТАТЬ 'СВОИМ'?

Из всех услуг, которые могут быть оказаны науке, величайшая из них - введение в ее обиход новых идей. Д. Томпсон

Каждый человек уникален, неповторим. Каждый чем-то отличается от всех других людей - своими психическими особенностями, внешним видом, неповторимым рисунком поверхности кожи, тембром голоса, манерой речи и т. д. Эту уникальность называют индивидуальностью.

Но для иммунолога это прежде всего уникальность антигенных свойств тканей, неповторимая мозаика антигенов индивидуума. Именно поэтому трансплантаты тканей и органов, как правило, отторгаются, если даже донорами являются родители, сестры или братья.

Что же, с точки зрения иммунолога, является "своим" и что "не своим", то есть чужим?

Представления ученых о "своем" и "чужом" постоянно меняются, причем чем больше и глубже они изучают проблему, тем труднее становится провести границу между этими двумя основными понятиями.

На первых этапах развития учения об иммунитете все было предельно ясно: чужеродными являются в основном болезнетворные микробы, способные вызвать у хозяина заболевание и выработку антител против соответствующих микроорганизмов или их продуктов. Затем оказалось, что организм может отвечать иммунологическими реакциями на введение клеток или антигенов других особей, относящихся к тому же биологическому виду. Далее было установлено, что в определенных условиях организм реагирует даже на антигены собственных тканей.

Одним из основных критериев антигенности того или иного вещества является его чужеродность. В первом приближении мы считаем чужеродным в иммунологическом плане любое вещество, которое отсутствует в теле хозяина. Но и такое представление нельзя сейчас считать достаточно удовлетворительным. Для современной иммунологии одна из загадок заключается в том, что в культуре ткани обладающие иммунологической реактивностью - иммунокомпетентные - лимфоидные клетки хозяина могут разрушать даже собственные клетки-мишени.

Способность определять "чужое" и "свое" у млекопитающих и птиц проявляется прежде всего в иммунологическом распознавании, которое отличается от других видов биологического распознавания тем, что оно связано с наличием на клетках иммунной системы специфических рецепторов или со способностью этих клеток вырабатывать антитела.

Конкретизация представлений об этом феномене ознаменовала собой рождение новой иммунологии.

Как же организм познает себя и отличает "свои" антигены от "не своих"? Это свойство, развившееся в процессе эволюции, заключалось прежде всего в постепенном совершенствовании и становлении лимфоидной системы и способности вырабатывать антитела у позвоночных.

На основе анализа обширных исследований американский иммунолог Роберт Гуд пришел к выводу об основополагающем значении формировании лимфатической системы для выживания позвоночных. Он считает, что основным стимулом для совершенствования иммунной системы у позвоночных явилась борьба не с внешними, а с внутренними врагами. Он полагает также, что она возникла у позвоночных как механизм защиты организма от злокачественных опухолей.

Как же иммунная система контролирует "свое" и не дает ему стать "чужим"?

Первым попытался ответить на этот вопрос австралийский ученый Фрэнк Макферлан Вернет. Поначалу он изучал вирусы бактерий - бактериофаги и доказал возможность их включения в генетический аппарат бактериальной клетки. Затем занялся исследованием вируса гриппа и разработал метод выращивания его в тканях куриного зародыша.

К проблеме контроля "своего" Вернет подошел благодаря нескольким открытиям. Одно из них было сделано в 1945 году американским ученым Рэем Оуэном, обнаружившим, что у двухяйцевых близнецов-телят в крови содержатся эритроциты как свои собственные, так и другого плода. Объясняется это тем, что в части случаев плаценты у них срастаются и эритроциты смешиваются. Важно, что в этих случаях в крови одного близнеца эритроциты второго могут находиться в течение всей жизни. Это представлялось удивительным, так как у двухяйцевых близнецов антигены различны, и если теленку после рождения вводили кровь от брата, то у него вырабатывались антитела, разрушающие эритроциты донора.

Второй факт был обнаружен при изучении вируса, вызывающего заболевание, называемое лимфоцитарным хориоменингитом. Оказалось, что если мышей заразить этим вирусом в утробе матери, то после рождения они не проявляют никаких признаков поражения, несмотря на то что в тканях у них возбудитель размножается. Если же инъецировать кровь этих грызунов мышам, которые не были заражены до рождения, то те погибают от лимфоцитарного хориоменингита.

В обоих случаях выявлялась странная закономерность: введение чужеродных агентов - эритроцитов пли вирусов --плодам вызывает у них после рождения нечувствительность к этим агентам.

Однако исследователи, установившие эти факты, не пытались их объяснить. Вернет же отнесся к ним с чрезвычайным вниманием, тем более что сам поставил опыт, который Дал сходные результаты. Он заражал куриные зародыши вирусом гриппа, причем после вылупления у цыплят не появлялось антител против вируса, тогда как при введении эритроцитов барана они вырабатывались - так же как и при заражении вирусом гриппа нормальных взрослых кур.

В 1949 году Вернет совместно с Фрэнком Феннером высказал гипотезу касательно сущности этих фактов.

Прежде всего исследователь задался вопросом, почему наша иммунная система не реагирует против "своего", то есть против агентов собственного тела? Потому, решил он, что в процессе эмбрионального развития созревающие клетки иммунной системы циркулируют по телу и получают информацию о "своих" антигенах, содержащихся в различных тканях. Позднее было доказано, что иммунная система млекопитающих действительно представляет собой мозаику клонов - потомков - лимфоцитов, способных сражаться с любыми возможными антигенами, в том числе и собственного тела. Вернет предположил, что такие "информированные" клетки иммунной системы вслед за контактом с избыточными собственными антигенами погибают до рождения. Поэтому в иммунной системе организма после появления на свет не содержится клеток, способных реагировать против антигенов собственного тела. По этой же причине иммунная система взрослого организма может реагировать только против "чужого", то есть против чужеродных антигенов.

Гипотеза Бернета оказалась в высшей степени плодотворной. Вспомним слова Нильса Бора, который сказал об одной идее: не то важно, что она безумна, важнее знать, настолько ли она безумна, чтобы быть истиной! Так вот, предложенный Бернетом метод можно было отнести к "безумным" идеям, которые до того осмеливались высказывать только физики.

"Безумие" идеи Бернета заключалось в том, что способ, который он предложил для проверки правильности выдвинутой гипотезы, исходил из возможности превращения "чужого" в "свое". Ученый считал, что если его версия верна, то в результате введения чужеродного антигена до рождения особи клетки иммунной системы, способные с ним реагировать, будут разрушены, а после рождения иммунная система индивидуума станет относиться к нему как к "своему", то есть приобретет к нему толерантность - так сказать, терпимость.

Эта идея явилась толчком для рождения новой иммунологии и формирования учения об иммунологической толерантности. Но, может быть, не меньшую роль она сыграла как катализатор исследований, показав, что теоретическая иммунология имеет право на существование в такой же степени, как и теоретическая физика, что она вызвала к жизни эксперименты, открывшие перед исследователями новые горизонты - а это, в свою очередь, привело многих ученых других специальностей в лагерь иммунологов.

Естественно, что первым попытался доказать свою гипотезу сам Бернет. Так как в его экспериментах после заражения куриных зародышей вирусом гриппа у вылупившихся из этих зародышей цыплят антител не вырабатывалось, он ввел вирус после вылупления. Однако никакой толерантности не возникало. Такими же были результаты и в опытах с другими антигенами.

Чем это объяснить - Бернет не понимал. Теперь, на уровне современных знаний, мы можем это сделать. Причина заключалась в том, что толерантность возникает только тогда, когда антиген находится в организме длительное время, иначе говоря, при условии многократного введения или длительного размножения в организме реципиента. Сейчас мы можем назвать и вторую причину неудач ученого: оказывается, толерантность вызвать тем легче, чем более близкородственным для реципиента является антиген.

Истории было угодно, чтобы вскоре эту же проблему попытался разрешить профессор Оксфордского университета Питер Медавар, читавший книгу Бернета и Феннера и работавший с антигенами, обладавшими свойствами, которые отсутствовали у антигенов, применявшихся Бернетом. Одновременно такую же цель поставил перед собой блестящий молодой чехословацкий ученый-экспериментатор Милан Гашек.

К тому времени Медавар получил широкую известность как ученый, впервые доказавший иммунологическую природу процесса отторжения трансплантатов. Он установил, что вторичный трансплантат кожи, пересаженный через некоторое время после первичного, отторгается значительно быстрее последнего. Если же его брали от другого донора, ускоренного процесса не наблюдалось. Заметим, что Медавар был зоологом по профессии. Так волею судеб при втором "рождении" иммунологии, как и при первом, одним родителем новорожденного стал зоолог: сначала Мечников, затем - Медавар, Другим в первом случае был химик Пастер, во втором - бывший вирусолог с широким биологическим кругозором - Бернет. Случайно ли это? Видимо, генерирование идей в звездные часы иммунологии требовало "взгляда со стороны", то есть участия людей, не отягощенных повседневной иммунологической практикой, которым свойственна раскрепощенная способность к ассоциативному мышлению.

В 1961 году Бернету и Медавару была присуждена Нобелевская премия: первому - за предсказание явления толерантности и определение путей для доказательства гипотезы, второму - за ее экспериментальное обоснование - о чем речь далее. Чей же вклад в это открытие был наиболее весомым?

Ни в коем случае не умаляя значения замечательных исследований Медавара и его сотрудников,- отметим лишь, что к моменту открытия в его руках была модель, идеально подходящая для решения вопроса,- следует признать, что главная заслуга принадлежит все же Бернету. История учения об иммунологической толерантности в какой уж раз показала могучую плодотворную силу пионерских идей в науке, подтвердила постулат, который гласит: значение любой теории определяется в первую очередь тем, насколько плодотворной она оказалась.

Что же касается экспериментального обоснования, то им стали открытые Медаваром методы трансплантационной иммунологии. Он вводил эмбрионам одной линии мышей клетки селезенки мышей другой линии и через некоторое время после рождения животных пересаживал им трансплантаты кожи линии донора.

Но чтобы дальнейшее изложение сделалось ясным, следует рассказать, что представляют собой линейные животные.