Вирусы. Драйверы эволюции. Друзья или враги?

Вероятно, самым наглядным примером адаптивных изменений в человеческой популяции является одно из величайших достижений современной медицинской науки. В течение одного поколения общество ответило на эпидемию ВИЧ-инфекции созданием десятков противовирусных лекарств. Пожизненный прием комбинаций этих препаратов может остановить репликацию ВИЧ-1. Для того сегмента нашего общества, который получил доступ к этим лекарствам, диагноз ВИЧ-инфекции перестал быть окончательным смертным приговором. Успех этого предприятия иллюстрирует вершину достижений вида, борющегося с новой болезнью. Это был нелегкий путь, и вирус с некоторым успехом пытается противостоять лечению. В эскалации гонки вооружений вирус применяет все свои эволюционные навыки, которым человек противопоставляет научные идеи, изобретение и распространение новых антивирусных лекарств и их применение в эффективных сочетаниях. Самое чарующее, что я нахожу в этих лекарствах (простите меня, ибо они являются предметом моей непреходящей страсти), – это механизм их действия и то, что они подставляют под удар вируса. При введении пациенту этих лекарств они проникают во все клетки его организма. Вирусы, инфицирующие клетки больного, «видят» эти лекарства как интегральную часть взаимодействия вируса и хозяина; противовирусные лекарства можно считать расширениями этого взаимодействия или, выражаясь компьютерным языком, их интерфейса. Мы в буквальном смысле этого слова модифицировали внутреннюю среду клеток и обеспечили клетки хозяина способностью производить видоизмененный антивирусный ответ. Если вирус желает размножиться в клетке, в которой присутствует лекарство, он должен применить все свои способности к созданию собственного генетического разнообразия.

Сопротивление бесполезно

Как правило, противовирусные лекарства представляют собой низкомолекулярные органические соединения, которые избирательно распознают и связывают определенные вирусные белки, нарушая их функции и прерывая репликативный цикл вируса. Скорость репликации вирусных частиц в организме инфицированного индивида так велика, что существующее генетическое разнообразие вирусного квазивида получает возможность испробовать свои силы на всех позициях нуклеотидов генома. Дискретные молекулярные взаимодействия противовирусных лекарств с белками-мишенями порождают риск развития резистентности вирусов к лекарствам. Присутствие в клетке лекарства создает целенаправленное давление отбора, которое благоприятствует жизнеспособным, но слегка измененным генетическим вариантам в ходе их взаимодействия с лекарством. Эти так называемые резистентные мутации стали свидетельством продолжения генетической гонки вооружений, теперь уже между ВИЧ и расширенным интерфейсом клетки-хозяина, порожденным коллективной человеческой культурой. Действительно, вначале резистентность в отношении первых противовирусных лекарств развивалась быстро, вирус преодолевал созданный лекарством барьер и вырывался на оперативный простор, освободившись от пут. Однако человеческая изобретательность нанесла контрудар по резистентности вирусов, по большей части благодаря вкладу, сделанному доктором Дэвидом Хо и его коллегами в Центре исследования СПИДа имени Аарона Дайамонда. Эти ученые поняли, что если вводить больному комбинации антиретровирусных лекарств, то потребуются две независимые мутации, для того чтобы вирус приобрел устойчивость. Более того, существующее генетическое разнообразие вирусного квазивида у данного пациента может оказаться недостаточным для того, чтобы удержать в его составе вирус с двумя необходимыми мутациями и сохранить его в геноме. Типичный вирусный квазивид не сможет содержать резистентную мутацию и одновременно мутацию, которая позволила бы обойти интерфейс клетки-хозяина, модифицированный присутствием двух различных ингибиторных лекарственных молекул. В течение нескольких лет были разработаны новые лекарства, а в клиническую практику были внедрены комбинации из трех антиретровирусных препаратов, применение которых было названо высокоактивной антиретровирусной терапией.

Все больше и больше ВИЧ-инфицированных людей получают доступ к этим молекулярным инструментам, создающим в клетках-хозяевах негостеприимную обстановку для вирусов, и подавляют их репликацию. Человеческое общество успешно мобилизует свою коллективную культуру и разум для борьбы с опасной зоонозной инфекцией – ВИЧ. Адаптация человеческого вида к ВИЧ основана не на наследственных изменениях нашего генома и произошла поэтому в течение жизни всего одного поколения. Человеческое общество не нуждается в эволюционных изменениях для борьбы с вирусными зоонозами.

Глава 10 Межвидовые инфекции: средства и возможности