Вирус Эбола окружают сплошные загадки

Для большей части мира вирус, вызвавший разрушительную вспышку лихорадки Эбола в Африке, выскочил, казалось бы, совершенно из ниоткуда. Но Лесли Лобель в своей статье в Nature говорит, что мы должны были это предвидеть. Кто прав? Почему мы все проморгали?

В 2012 году Лобель и команда ученых провели шесть месяцев в Уганде, изучая вирус Эбола и связанные с ним вирусы. В течение их пребывания патогены вызвали по меньшей мере четыре отдельные вспышки заболевания в Центральной Африке, заразив более 100 человек. Для Лобеля, вирусолога университета Бен-Гуриона в Беэр-Шева, Израиль, эти вспышки были маленькими толчками, предшествующими сильному землетрясению. «Мы сразу сказали, что приближается что-то серьезное, что-то произойдет», — говорит он.

Как и Лобель, другие ученые предсказывали, что эти вирусы в один прекрасный день могут привести к крупной эпидемии — и нынешняя вспышка, которая унесла жизни по меньшей мере 5000 человек, доказала их правоту. Есть пять видов вирусов, тесно связанных между собой, которые ученые называют одной группой «эболавирусов»; вид, стоящий за вспышкой, эболавирус Заира, известен нам как вирус Эбола. Вместе с вирусом Марбурга и вирусом Лловиу, эболавирусы составляют семью филовирусов, которая была неизвестна до 1960 года. Все филовирусы обладают общей структурой, и большинство из них вызывает опасную для жизни геморрагическую лихорадку у людей.

Исследование этих некогда игнорируемых вирусов началось после вспышки сибирской язвы в США 2001 года; чиновники начали финансировать исследование смертельных патогенов, которые могут быть использованы для атак биотеррористов, и строить специальные лаборатории, в которых их можно было бы безопасно изучить. Ученые узнали, как работают подобные вирусы, и создали первые экспериментальные вакцины, которые могли бы остановить их рост.

Тем не менее прогресс в знаниях о филовирусах также имеет пробелы. Ученые подозревают, что в других частях мира еще только предстоит найти других членов семьи филовирусов. Также они пытаются понять, какие животные являются естественными распространителями филовирусов и почему растет частота вспышек заболеваний филовирусами у людей: за последний 21 год их насчитали 19, и три было только в этом году. Поиск ответов ведется трудно, потому что вспышки непредсказуемы, а лабораторные работы с филовирусами требуют высочайших мер безопасности.

В последние несколько месяцев исследования отошли на задний план, уступив дорогу конкретным усилиям по контролю вспышек Эбола, но по мере того, как эпидемия распространялась, снова вернулись на передний план. Ученые признают, что смогли бы остановить вирус Эбола, только если бы поняли его биологию и как им управлять.

Откуда взялись филовирусы?

В июле 2007 года шахтер, осуществлявший разведку свинца и золота в пещере Уганды, заразился вирусом Марбурга. Власти закрыли пещеру и пригласили группу ученых из Центра по контролю и профилактике заболеваний (CDC) для изучения вопроса. Ученые, в свою очередь, поставили задачу ответить на вопрос десятилетней давности: какое животное является природным носителем филовирусов? Этот вопрос был покрыт тайной с 1967 года, когда вирус Марбурга — первый открытый филовирус — поразил европейских лаборантов, работающих с привезенными обезьянами. Высокая летальность у зараженных филовирусами обезьян, других приматов и людей позволила предположить, что приматы не были их природными носителями: если вирус слишком быстро уничтожает своего хозяина, он не может размножаться и вымирает. Были догадки, что «резервуарами» могут быть летучие мыши. Чтобы подтвердить это, ученым нужно было найти инфицированную летучую мышь.

Ученые поймали более 1300 летучих мышей в пещере и проверили их кровь на вирус Марбурга. И наконец нашли, что искали: контагиозный вирус Марбурга нашли в пяти египетских фруктовых летучих мышах, ни одна из них не выявила симптомы заболевания. Также ученые обнаружили больше инфицированных летучих мышей в ближайшей пещере, которая была связана с предыдущей вспышкой вируса Марбурга.

Не совсем понятно, каким образом вирус передался от летучих мышей к людям, поскольку наиболее вероятный маршрут состоит в контакте с биологическими жидкостями. Летучие мыши, инфицированные вирусом Марбурга в лаборатории, выделяли вирус вместе со слюной во рту, таким же образом они могли оставлять следы на фруктах, которые впоследствии были съедены другими животными. Знание носителя других филовирусов имеет важнейшее значение.

В настоящее время ученые серьезно подозревают, что летучие мыши могут быть естественными носителями также эболавирусов. В 1976 году, во время одной из первых известных вспышек лихорадки Эбола, шесть заболевших человек работали в заводском помещении в Судане, в котором также гнездились летучие мыши. С тех пор ученые выделили антитела для эболавирусов из летучих мышей, как и фрагменты генетического материала вирусов. Но доказать, что летучие мыши являются резервуаром, невероятно трудно — никто не выделил контагиозный эболавирус из дикой летучей мыши, и представляется крайне сложным отследить редкие и разбросанные вспышки до источника. Вспышки эболавирусов возникали во многих местах, и только иногда люди или животные контактировали с летучими мышами.

Нынешняя вспышка, как полагают, началась на юго-востоке Гвинеи в декабре 2013 года, когда двухлетний мальчик умер от загадочной болезни, которая быстро перебросилась на членов семьи и работников здравоохранения. Разумеется, ученые больше сосредоточены на локализации и лечении болезни, нежели на поиске ее источника.

Насколько распространены филовирусы?

Филовирусы находили не только в летучих мышах и приматах. Это стало очевидно в 2008 году, когда власти Филиппин попросили помощи в исследовании вспышки заболеваний у свиней. Когда прибыли ученые, они обнаружили, что свиньи больны эболавирусом Рестона — этот вид изначально был обнаружен у обезьян, импортированных в Штаты из Филиппин в 1989 году. Открытие вируса у свиней было шоком, поскольку до этого момента эболавирусы не были обнаружены у сельскохозяйственных животных. И это было не единственным событием: эболавирус Рестона также нашли у китайских свиней в 2012 году. К счастью, вирус Рестона относительно безвереден для человека. Люди, работающие на свинофермах на Филиппинах, выработали антитела к нему — это признак того, что свиньи «поделились» вирусом с людьми — но никто не заболел.

В 2011 году ученые подтвердили, что свиньи могут также заразиться эболавирусом Заира. Бытует мнение, что свиньи могут служить неким смесителем для филовирусов. Они могут быть одновременно инфицированы несколькими филовирусами, которые обмениваются генетическим материалом, чтобы в конечном итоге произвести новые подвиды, способные заразить человека.

Ученые, по всей видимости, только начинают понимать различные виды филовирусов и их географию. Список известных филовирусов только недавно был расширен: пятый эболавирус Бундибудджио (Bundibugyo ebolavirus) был обнаружен в Уганде в 2007 году, а вирус Лловиу был найден в мертвых летучих мышах в Испании в 2011 году. «Мы можем найти больше членов семейства филовирусов по всему миру», — считает вирусолог Аято Такада из Университета Хокайдо в Саппоро, Япония. Тот факт, что вирусы более распространены, чем считали ранее, говорит о том, что они были вокруг нас очень долгое время — возможно, на протяжении большей части истории человечества. Возможно, ученые нашли только небольшую долю вирусов, которые можно было наблюдать на примере заболеваний людей и животных. Ученые сейчас пытаются понять, как часто вирусы передаются людям и как часто в таких случаях возникает заболевание. В 2010 году появилось сообщение о том, что почти у 20% людей в некоторых районах Габона есть антитела к эболавирусу Заира в крови, что свидетельствует о связи людей и вируса в прошлом без случаев заболевания.

Лобель считает, что все эти данные нельзя принимать как есть и что анализы могут свидетельствовать об иммунном ответе на вирусы, похожие на эболавирусы. В его исследованиях люди, пережившие вирусную инфекцию Эбола, демонстрировали другой иммунный ответ, в отличие от тех, кто никогда не был инфицирован. Вместе с другими учеными Лобель теперь изучает иммунные ответы на примере множества переживших инфицирование филовирусами.

Волнующий всех вопрос касательно текущей вспышки: как циркулирующий сегодня эболавирус Заира может измениться? Его быстрое распространение намекает на то, что в этом штамме может быть что-то еще — возможно, он изменился так, чтобы легче передаваться от человека к человеку. «Мы должны начать исследование относительно того, ведет ли штамм 2014 года себя как и предыдущие штаммы, или он обладает большим потенциалом к распространению», — говорит Кристиан Андерсен, вирусолог из Института Брода в Кэмбридже, штат Массачусетс.

Андерсен осторожно отмечает, что никаких данных, предполагающих это, пока нет. Хотя горстка исследователей опасается, что вирус может мутировать и передаваться по воздуху, никто не верит, что вирус может так измениться за короткий срок — такого в истории еще не было. Генетический анализ показал, что этот штамм эболавируса Заира мутировал сотни раз с тех пор, как отделился от своего давнего предка около десяти лет назад, но никто не знает случаев, чтобы такие мутации меняли важнейшие характеристики вируса. Беспрецедентное распространение вируса, как полагают, связано с тем, что в Африке очень немногие люди знакомы с вирусами и знают, как их контролировать, что открывает эболавирусу дорогу в города.

Мы сами превращаем Эбола в злейшего врага?

В сентябре эпидемиологи опубликовали анализ, в котором нанесли на карту расположение всех вспышек эболавирусов в Африке вместе с известными местами обитания трех видов летучих мышей, которые являются предположительными резервуарами вируса. Также они зарегистрировали изменения в африканской популяции и мобильности — например, сколько людей в каждой стране живут в сельских и городских районах. Команда хотела точно определить зоны с наиболее высоким риском возникновения будущих вспышек.

До этого года все, кроме одной, вспышки эболавирусов у человека можно было отследить до Центральной Африки. Эти виды эболавирусов Заира никогда не были замечены в Западной Африке. Но «нам не стоит удивляться такому положению дел», говорит эпидемиолог Саймон Хэй из Оксфордского университета, который руководил анализом. Даже когда он и его команда не включали данные нынешней вспышки, им удалось предугадать три страны, наиболее предрасположенные к вспышкам — Сьерра-Леоне, Гвинея и Либерия. В этих странах живет много людей в районах, населенных летучими мышами. В целом анализ выделяет 22 африканские страны, в которых, вероятно, случатся вспышки эболавирусов — риску заболеть будут подвержены 22 миллиона человек.

Исследование также ставит начальную задачу объяснить, почему вспышки филовирусов кажутся растущими, возникают чаще, распространяются шире и увеличиваются в размерах. Население людей в странах, которые могут подвергнуться вспышкам, увеличилось почти втроем с момента первого обнаружения вирусов, да и летный трафик увеличился на треть с 2005 года. Это не вирусы выбираются в мир — это люди посягают на их территорию, невольно увозя их с собой в своих телах. «Важно понимать, что вспышки возникают в совершенно удаленных и отрезанных частях Африки, где и выгорают, прежде чем доходят до крупных городов, — говорит Хэй. — Правда, в случае последней вспышки мы этого не наблюдаем».

Почему Эбола так смертелен?

Вирус Эбола представляет собой один из самых смертельных известных вирусов. Во время последней вспышки, по разным оценкам, умерло 60-70% инфицированных. Во время предыдущих вспышек цифра достигла почти 90%. Только бешенство, оспа и несколько других вирусов являются настолько же фатальными, если их не лечить. Причина, по которой вирус Эбола и другие филовирусы настолько смертельны, заключается в том, что они оборачивают защитные механизмы тела против него самого.

Обычно когда вирус проникает в тело, он вызывает в клетках «врожденную» реакцию иммунной системы, которая запускает воспаление и другие реакции для борьбы с инфекцией. Вирус Эбола заражает и калечит иммунные клетки, пропуская первую стадию обороны. К тому же эти умирающие клетки могут вызвать разрушительный потоп химических веществ, цитокиновый шторм, и вызвать нисходящую гибель клеток, которые вырабатывают защитные антитела.

Другие высоко патогенные вирусы тоже запускают цитокиновый шторм, но филовирусы считаются особенно смертельными, поскольку поражают широкий спектр ткани. Кроме иммунной системы, вирус Эбола атакует селезенку и почки, разрушая клетки, которые помогают организму регулировать жидкостный и химический баланс и производят белки, помогающие крови сворачиваться. В худшем случае вирус Эбола отключает печень, легкие и почки, остальные органы перестают функционировать нормально и кровеносные сосуды теряют жидкость в окружающие ткани. Чаще всего это приводит к смерти.

Если ученые смогут понять, как иммунная система переживших болезнь смогла отбиться от вирусов, они смогут поощрять эту форму защиты с помощью вакцины. Ученые обнаружили, что пережившие предыдущие вспышки смогли выработать антитела к вирусу Эбола, избежали цитокинового шторма и сохранили иммунные клетки в ходе инфекции. Но почему это удалось одним и не удалось другим — загадка. Вопрос «как они выжили?» не покидает ученых.

Правильное лечение может повысить шансы на выживание. В ходе текущей вспышки люди, заболевшие в развитых странах, имели намного больше шансов пережить болезнь, нежели заболевшие в Африке, поскольку получали интенсивный уход. Целенаправленного лечения филовирусов нет, но врачи могут внимательно следить и вовремя поправлять химию крови и белковый дисбаланс, вызванный отказом органов и потерей жидкости — с помощью диализа почек, например. Сейчас вирус Эбола высоко летален, поскольку в местах вспышек заболевания не оказывается должной медицинской помощи.

К сожалению, как говорит Остерхольм, даже простейшие методы, которые могли бы помочь людям в борьбе с вирусом Эбола, не предоставляются в самых бедствующих районах. К примеру, оральная регидратация заменяет внутривенную инфузионную терапию по причине страха, что медицинские работники могут быть инфицированы в процессе вставки катетера.

Можно ли остановить вирус?

Десятки предыдущих вспышек филовирусов были остановлены с использованием простейших инструментов: изоляции и лечения пациентов, мониторинга и отслеживания источников. Местные власти использовали их для борьбы с распространением вируса Эбола в Нигерии и Сенегале. Но в Западной Африке одной реакции общественного здравоохранения не было достаточно в начале вспышки, что позволило вирусу быстро распространиться.

Если, как прогнозируют некоторые эпидемиологи, болезнь поразит десятки или даже сотни тысяч людей до января 2015 года, может стать практически невозможным взять ее под контроль локально. Как минимум может быть совершенно невозможно набрать и обучить нужное число медперсонала. Нужен новый план.

Гуманитарные и некоммерческие организации уже испытывают новые методы управления эпидемией. В Сьерра-Леоне власти строят центры изоляции, в которых пациенты будут размещаться подальше от общества и своей семьи, чтобы не допустить дальнейшего заражения. Но в таких центрах будет меньше работников, чем в стандартном лечебном учреждении. Такой шаг будет очень рискованным, потому что он будет ясно показывать, что людей прячут и им придется умереть. Он также дает понять, что клиники полны, пациентов не берут, и это, в свою очередь, может еще больше подпитать эпидемию. Такие небольшие «хранилища» неидеальны, но это хотя бы что-то.

Другой подход — использование экспериментальных методов лечения и вакцин, разработанных специально для вируса Эбола. Большое внимание было сосредоточено на Zmapp — коктейле из антител, который был создан при вакцинации мышей от вируса Эбола и который уже дали некоторым людям в ходе вспышки. В августе сообщалось, что Zmapp спас 18 обезьян от смерти по причине вируса — это первое сообщение о высоком успехе лечения животных, демонстрирующих симптомы заболевания. В настоящее время ученые продолжают изучение вакцины.

Но даже при том, что эти методы работают, задача невероятно сложна. Продукты, которые показали себя наилучшим образом, созданы для эболавируса Заира, самого летального из четырех видов, поражающих людей, но маловероятно, что эти же вакцины будут эффективны и против других филовирусов. Исследователи ждут одного прекрасного дня, когда можно будет использовать один метод лечения сразу против нескольких филовирусов, не тратя драгоценное время на выяснение точного вида вируса при обнаружении симптомов.

Страшно то, что вирус впоследствии может стать эндемическим, систематически убивая людей в Африке в течение нескольких лет. Ученые работают, не покладая рук. «То, что происходит в Западной Африке, это безвыходная ситуация. Она приводит к тому, что люди охотно пытаются узнать, что им нужно делать, чтобы решить проблему», — говорит Сафир.