Роль вирусологии в решении проблемы человечества

Проблема вирусов в наше время очень актуальна. Она привлекает внимание всё большего числа учёных. С каждым днём появляется всё больше вирусов. Когда вирусы впервые были открыты, никто и не подозревал, что они будут так опасны и им посвятят целую науку. Сейчас тысячи людей заражены такими опасными вирусными заболеваниями как СПИД, рак, но и не только же люди болеют вирусными инфекциями, а и растения, и животные, и об этом надо говорить.

Развитие естествознания необычайно расширило представления человека об окружающем его мире. Мир невидимых живых существ микроорганизмов, хранит ещё много тайн, познать которые очень важно для человечества.

1 История вирусологии

История вирусологии довольна необычна. Первая вакцина для предупреждения вирусной инфекции оспы была предложена английским врачом Э. Дженнером в 1796 г., почти за сто лет до открытия вирусов, вторая вакцина антирабическая была предложена основателем микробиологии Л. Пастером в 1885 г. за семь лет до открытия вирусов.

Честь открытия вирусов принадлежит нашему соотечественнику Д. И. Ивановскому, который впервые в 1892 г. доказал существование нового типа возбудителя болезней на примере мозаичной болезни табака. Будучи студентом Петербургского университета, он выезжал на Украину и в Бессарабию для изучения причин болезни табака, а затем, после окончания университета, продолжал исследования в Никитинском ботаническом саду под Ялтой. В содержимом пораженного листа он не обнаружил бактерий, однако сок больного растения вызывал поражения здоровых листьев. Д. И. Ивановский профильтровал сок больного растения через свечу Шамберлена, поры которой задерживали мельчайшие бактерии. В результате он обнаружил, что возбудитель проходит даже через такие поры, так как фильтрат продолжал вызывать заболевание листьев табака. Культивирование его на искусственных питательных средах, оказалось невозможным. Д. И. Ивановский приходит к выводу, что возбудитель имеет необычную природу: он фильтруется через бак-териальные фильтры и не способен расти на искусственных питательных средах. Он назвал новый тип возбудителя «фильтрующиеся бактерии».

Опыты Д. И. Ивановского в 1898 г. повторил голландский ученый М. В. Бейеринк, придя, однако, к выводу, что возбудитель табачной мозаики жидкий живой контагий. Д. И. Ивановский с этим выводом не согласился. К этому времени были опубликованы работы Ф. Леффлера и П. Фроша, показавших, что возбудитель ящура также проходит через бактериальные фильтры. Д. И. Ивановский, анализируя эти данные, пришел к выводу, что агенты ящура и табачной мозаики принципиально сходны. В споре с М. В. Бейеринком прав оказался Д. И. Ивановский [2, стр. 5−7].

Опыты Д. И. Ивановского были положены в основу его диссертации «О двух болезнях табака», представленной в 1888 г., и изложены в книге того же названия, вышедшей в 1892 г. Этот год и считается годом открытия вирусов.

Д. И. Ивановский открыл вирус растений. Ф. Леффлер и П. Фрош от-крыли вирус, поражающий животных. Наконец, в 1917 г. Ф. дЭррель открыл бактериофаг вирус, поражающий бактерии. Таким образом, вирусы вызывают болезни растений, животных бактерий.

Слово «вирус» означает яд, оно применялось еще Л. Пастером для обозначения заразного начала. Позже стали применять название «ультравирус» и «фильтрующийся вирус», затем определение отбросили и укоренился термин «вирус».

2 Периоды развития вирусологии

Быстрый прогресс в области вирусологических знаний, обоснованный в значительной мере на достижениях смежных естественных наук, обусловил возможность углубленного познания природы вирусов. Как ни в одной другой науке, в вирусологии прослеживается быстрая и четкая смена уровней познания от уровня организма до субмолекулярного.

Приведенные периоды развития вирусологии отражают те уровни, которые являлись доминирующими в течение одного двух десятилетий.

Уровень организма (30−40-е годы XX века). Основной экспериментальной моделью являются лабораторные животные (белые мыши, крысы, кролики, хомяки и т. д), основным модельным вирусом вирус гриппа.

В 40-е годы в вирусологию в качестве экспериментальной модели прочно входят куриные эмбрионы в связи с их высокой чувствительностью к вирусам гриппа, оспы и некоторым другим. Использование этой модели стало возможным благодаря исследованиям австралийского вирусолога и иммунолога Ф. М. Бернета, автора пособия по вирусологии «Вирус как организм».

Открытие в 1941 г. американским вирусологом Херстом феномена гемагглютинации немало способствовало изучению взаимодействия вируса с клеткой еа модели вируса гриппа и эритроцитов [2, стр. 7−10].

Большим вкладом отечественных вирусологов в медицинскую вирусологию явилось изучение природно-очаговых заболеваний эпидемических энцефалитов. В 1937 г. была организована первая экспедиция, возглавляемая Л. А. Зильбером, в составе которой были Е. Н. Левкович, А. К. Шубладзе, М. П. Чумаков, В. Д. Соловьев и другие. Благодаря проведенным исследованиям был открыт вирус клещевого энцефалита, выявлены его переносчики — иксодовые клещи, разработаны методы лабораторной диагностики, профилактики и лечения. Советскими вирусологами были изучены вирусные геморрагические лихорадки, разработаны препараты для диагностических и лечебно-профилактических целей.

Уровень клетки (50-е годы). В 1949 г происходит значительное событие в истории вирусологии открытие возможности культивировать клетки в искусственных условиях. В 1952 г. Дж. Эндерс, Т. Уэллер, Ф. Роббинс получили Нобелевскую премию за разработку метода культуры клеток. Использование культуры клеток в вирусологии явилось подлинно революционным событием, послужившим основой для выделения многочисленных новых вирусов, их идентификации, клонирования, изучения их взаимодействия с клеткой. Появилась возможность получения культуральных вакцин. Это возможность была доказана на примере вакцины против полиомиелита. В содружестве с американскими вирусологами Дж. Солком и А. Сейбином, советскими вирусологами М. П. Чумаковым, А. А. Смородинцевым и другими была разработана технология производства, апробирована и внедрена в практику убитая и живая вакцины против полиомиелита. В 1959 г. была проведена массовая иммунизация детского населения в СССР (около 15 млн.) живой полиомиелитной вакциной, в результате резко снизилась заболеваемость полиомиелитом и практически исчезли паралитические формы заболевания. В 1963 г. за разработку и внедрение в практику живой полиомиелитной вакцины М. П. Чумакову и А. А. Смородинцеву была присуждена Ленинская премия. Другим важным приложением техники выращивания вирусов явилось получение Дж. Эндерсом и А. А. Смородинцевым живой коревой вакцины, широкое применение которой обусловило значительное снижение заболеваемости корью и является основой для искоренения этой инфекции.

Молекулярный уровень (60-е годы). В вирусологии широко стали ис-пользовать методы молекулярной биологии, а вирусы благодаря простой организации их генома стали распространенной моделью для молекулярной биологии. Ни одно открытие молекулярной биологии не обходится без вирусной модели, включая генетический код, весь механизм внутриклеточной экспрессии генома, репликацию ДНК, созревание информационных РНК и т. д. В свою очередь использование молекулярных методов в вирусологии позволило установить принципы строения вирусных индивидуумов вирионов, способы проникновения вирусов в клетку и их репродукцию.

Субмолекулярный уровень (70-е годы). Стремительное развитие моле-кулярной биологии открывает возможности изучения первичной структуры нуклеиновых кислот и белков. Появляются методы секвенирования ДНК, определения аминокислотных последовательностей белка. Получают первые генетические карты геномов ДНК-содержащих вирусов.

В 1970 г. Д. Балтимором и одновременно Г. Теминым и С. Мизутани была открыта обратная транскриптаза в составе РНК-содержащих онкогенных вирусов, фермент, переписывающий РНК на ДНК. Становится реальным синтез гена с помощью этого фермента на матрице, выделенной из полисом и РНК. Появляется возможность переписать РНК в ДНК и провести ее секвенированиею

В 1972 г. возникает новый раздел молекулярной биологии генная инженерия. В этом году публикуется сообщение П Берга в США о создании рекомбинантной молекулы ДНК, которое положило начало эре генной инженерии. Появляется возможность получения большого количества нуклеиновых кислот и белков путем введения рекомбинантных ДНК в состав генома прокариот и простых эукариот. Одним из основных практических приложений нового метода является получение дешевых препаратов белков, имеющих значение в медицине и сельском хозяйстве.

Этот период характеризуется важным открытием в области медицин-ской вирусологии. В фокусе изучения три наиболее массовых болезни, наносящих огромный ущерб здоровью людей и народному хозяйству, — грипп, рак, гепатит.

Установлены причины регулярно повторяющихся пандемий гриппа. Детально изучены вирусы рака животных, установлена структура их генома и идентифицирован ген, ответственный за злокачественную трансформацию клеток онкоген. Установлено, что причиной гепатитов, А и В являются разные вирусы: гепатит, А вызывает РНК-содержащий вирус, отнесенный к семейству пикорнавирусов, а гепатит В ДНК-содержащий вирус, отнесенный к семейству гепаднавирусов. В 1976 г. Г. Бламберг, исследуя антигены крови у аборигенов Австралии, обнаружил так называемый австралийский антиген, который он принял за один из антигенов крови. Позже было выявлено, что этот антиген является антигеном гепатита В, носительство которого распространено во всех странах мира. За открытие австралийского антигена Г. Бламбергу в 1976 г. была присуждена Нобелевская премия [2, стр. 9].

Другая Нобелевская премия в 1976 г. была присуждена американскому ученому К. Гайдушеку, который установил вирусную этиологию одной из медленных инфекций человека куру, наблюдающейся в одном из туземных племен на острове Новая Гвинея и связанной с ритуальным обрядом — поеданием зараженного мозга умерших родственников. Благодаря усилиям К. Гайдушека, поселившегося на острове Новая Гвинея, эта традиция была искоренена и число больных резко сократилось.