Что наша – татарстанская – наука может противопоставить атакам СOVID-19

В декабре 2019 года в китайском городе Ухань был обнаружен первый больной пневмонией неизвестного происхождения. О том, как ситуация развивалась дальше, сегодня не знает только ленивый. Что будет с нами, до какой точки отчаяния мы дойдём, – в тот момент, когда я пишу этот текст, ответа на данный вопрос нет. Впрочем, мы решили задаться вопросом куда более конструктивным: что наша – татарстанская – наука может противопоставить атакам смертоносных вирусов?
 
ПРИВИВКА ОТ ПАНДЕМИИ
В Институте фундаментальной меди­цины и биологии КФУ известный учё­ный-вирусолог Альберт Ризванов тру­дится над созданием вакцины от новой коронавирусной инфекции – COVID-19. Нет, реального вируса в этой лаборато­рии нет – профессор кафедры генетики работает с его цифровой копией.

Это сложно представить, но рабо­та выглядит примерно так: учёные в электронном виде создают генети­ческую модель из отдельных вирусных генов. Далее следуют химический син­тез ДНК и конструирование вакцины с помощью генной инженерии. Раз­работка казанских учёных уникальна тем, что в основе этой вакцины будет лежать комбинация сразу нескольких генов вируса. Если ввести получившу­юся ДНК-вакцину в клетки организма, то они, считывая новую генетическую информацию, запустят биосинтез ви­русных белков. Организм обозначит их как чужеродные и начнёт вырабаты­вать защитный иммунитет (антитела и Т-клетки). При этом сам вирус обра­зовываться не будет.
– Когда нам ожидать вакцину? – за­даю очень обывательский, но такой насущный вопрос.
– Пытаемся взять по-суворовски – не числом, а умением, – отвечает на него Ризванов. – Ведь мы в эту гонку вступили с опозданием. Со­здать прототип сможем достаточно быстро – надеемся успеть к середине мая. Ещё пара месяцев уйдёт на про­верку ДНК-вакцины на животных. А вот дальше – для тестирования на живом вирусе и на клинические исследова­ния – будут нужны большие ресурсы. И этот процесс не быстрый.
Возможно, читатель будет в недоуме­нии: если не сегодня, то зачем нам вак­цина потом – когда весь этот корона­вирусный ужас закончится? Ответ на этот вопрос профессор Ризванов давал уже не в одном интервью: если казан­ские учёные докажут, что их подход к созданию вакцины жизнеспособен, то в следующий раз – ну, если, не дай бог, снова пандемия – время на созда­ние другой вакцины сократится в разы.
Впрочем, есть вероятность, что и казанской вакцине от коронавируса найдётся широкое применение – в слу­чае если эта зараза, COVID‑19, займёт свое место в ряду привычных сезонных заболеваний, как это уже сделали четы­ре её собрата-коронавируса. Решение о целесообразности такой вакцинации будут принимать не учёные, а врачи-эпидемиологи.
– Всё зависит от того, как этот вирус уживётся с нами. Тот же грипп каждый раз возвращается с новым штаммом – приходится разрабатывать новую вак­цину. Это вечная борьба человечества с вирусами. И пока что конца-краю ей не видно.

СИСТЕМА ПРЕДСКАЗАНИЙ
Вечером Разия почувствовала себя плохо, поднялась температура. Баналь­ная простуда? Нет. Подозрение закра­лось, когда нашла у себя на руке неболь­шую язвочку, которая отчего-то стала чернеть. А вскоре опасные симптомы обнаружились и у её родственника из Зеленодольского района, к которому Разия ездила в гости – помогала разде­лывать купленное в соседнем совхозе мясо. С такой банальной бытовой исто­рии в 2016 году в Татарстане началась вспышка сибирской язвы…
Да, наивно полагать, что появление смертоносных инфекций в наше вре­мя – это скорее сюжет для хоррора, не­жели реальность. Ещё наивнее думать, что эпидемии в новейшей истории – событие редчайшее. Нет, человечеству приходится противостоять натиску опасных вирусов в режиме реального времени. Та же испанка, вызвавшая страшнейшую пандемию в 1918 году, возвращалась к нам ещё не раз, про­сто в ином обличье. Вспомним хотя бы вспышку гриппа того же сероти­па H1N1 в 2009 году, который назовут свиным. Всемирная организация здра­воохранения присвоит пандемии мак­симальный, шестой уровень угрозы – болезнь затронет более двухсот стран... Возможно ли предсказывать подобные вспышки, чтобы быть к ним готовым? Интерпретации пророчеств бабы Ванги и Нострадамуса, заполонившие сегодня соцсети, не в счёт.
Чтобы прогнозировать, а главное, предотвращать эпидемии, необходима эффективная система мониторинга. И кстати, она у нас есть. Альберт Ризванов сравнивает её с борьбой с терроризмом: преступление совершается – и о нём уз­нают все, но никто не догадывается о десятках и даже сотнях предотвра­щённых терактах. Сколько раз, читая заголовки новостей, мы недоумевали: ну зачем так бесхозно – целыми поголо­вьями – уничтожать животных и птиц? А ведь подобные жёсткие меры позво­ляют не только обезопасить остальной скот и пернатых, но также избежать дальнейшей мутации вирусов и пере­дачи их человеку, ведь именно это, если верить результатам предварительных исследований, произошло в Ухане.
Пример из жизни: в 2016‑м в Та­тарстане был локализован очаг аф­риканской свиной чумы. Противоэпидемические мероприятия затро­нули аж восемь районов республики. А начиналось всё так же банально: в фермерском хозяйстве в деревне Со­сновке Нурлатского района заболела свинья. К счастью, хозяин поголовья среагировал быстро – страшный ди­агноз был поставлен местными вете­ринарами, а вскоре его подтвердили специалисты Татарской межрегио­нальной ветеринарной лаборатории и Всероссийского НИИ ветеринарной вирусологии и микробиологии. Всё по­головье подлежало уничтожению, на период карантина были введены жёсткие меры. Запрет на перемещение, убой животных, продажу мяса – лишь малая часть из них. Казалось бы, аф­риканская чума свиней – заболевание, опасное лишь для сельского хозяйства, так при чём здесь пандемия? Но вот вам последние данные: эксперты Фе­дерального центра охраны здоровья животных не исключают вероятность мутации африканской чумы свиней в опасный для человека вирус.
Да, люди научились отслеживать вспышки сезонных, а также других опасных заболеваний, таких как чума или холера. Но как сработать на опе­режение, если дело касается доселе неизвестного вируса?
– Возможность появления сегодняш­него коронавируса в природе иссле­дователи описывали ещё несколько лет назад, – рассказывает Альберт Ри­званов. – Но задним умом все крепки, а в действительности слишком сложно разобраться в тех многочисленных сиг­налах, которые поступают к учёным. Только со временем, накапливая пе­чальный опыт, можно будет разработать по-настоящему эффективные системы предсказаний. Как это было сделано в случае с гриппом, в том числе свиным и птичьим. Нам нужно повышать науч­ный уровень в области предсказания возникновений новых генетических вариантов вирусов, которые потен­циально могут вылиться вот в такие пандемии. Вот тогда мы, действительно, будем на шаг впереди. Пока мировая наука не научилась это делать.
ФИЗИКИ НА СТРАЖЕ ЗДОРОВЬЯ
Впрочем, наука научилась делать другое. В то время, когда Россия за­мерла в режиме самоизоляции, казан­ские физики смогли спрогнозировать её окончание.
Не вдаваясь в расчёты, из которых родился, как говорят сами учёные, наиболее оптимистичный прогноз, озвучим лишь волнующий всех ре­зультат. «Так, начало выхода на режим «насыщения», когда число заболевших (выявленных) пстепенно перестанет увеличиваться, должно прийтись на 9 – 14 апреля, – предполагают авторы работы. – Это при наиболее оптими­стичном сценарии. Но если полагать, что дальнейшего роста более не будет, то понадобится одна-полторы недели для выдержки, за время которой может последовать спад, и можно уже будет говорить об окончании карантина. А это 20‑е числа апреля, то есть конец месяца».
Думаете, это нашим физикам в са­моизоляции скучно стало и они пусти­лись «во все тяжкие»? А вот и нет. Дело в том, что на кафедре вычислительной физики Института физики КФУ реали­зуется физика сложных систем – на­правление, которое призвано решать подобного рода задачи.

– Мы проанализирова­ли данные о пандемии, находящиеся в свобод­ном доступе, и состави­ли наиболее оптималь­ный благоприятный прогноз, – рассказыва­ет Анатолий Мокшин, заведующий кафедрой, доктор физико-математических наук. – Наука не стоит на месте, развивают­ся направления на стыке различных дисциплин. В физике существуют опре­делённые математические методы, которые можно применять к совер­шенно не физическим процессам. На­пример, анализируя сигналы кардио­граммы, мы можем предсказать ин­фаркт, а по анализу данных о колеба­ниях земной коры – землетрясение. У нас накоплен серьёзный опыт, по­зволяющий довольно быстро спрогно­зировать течение пандемии, если уж она возникла.
Скептики могут подумать, что реше­ние подобных задач вовсе не новше­ство. Уже существуют модели для про­гноза эпидемий. Но дело в том, что се­годняшняя пандемия – особенная и серьёзных прогнозов относительно её течения практически нет. Она нова и ещё не изучена, о ней мало досто­верной информации. Споры ведутся даже из-за того, сколько длится инку­бационный период болезни. Так какие параметры подставлять в эти извест­ные модели? Здесь могут сработать совершенно разные, в том числе новые подходы, считает Анатолий Мокшин. И даже простой анализ данных и их статобработка способны дать более серьёзный результат, чем строгая, хо­рошо зарекомендовавшая себя модель по прогнозированию хода эпидемий.
– Мы не являемся профессиональны­ми экспертами по пандемиям, но эта работа на стыке наук – попытка физи­ков помочь в борьбе с вирусом и поиск обоснованных ответов, которые могли бы успокоить людей, – говорит Анато­лий Мокшин.
Возможно, данная работа «выстрелит» и в других направлениях, связанных с пандемиями. Пока мы не знаем, на что именно будет у общества запрос. Задачи могут быть поставлены совершенно разные, и физики снова ринутся на по­иски их решений.
ТЕСТ НА ВЫЖИВАНИЕ
Хотите сдать анализ на наличие ко­ронавируса? Как повсеместно сообща­ли СМИ, в том числе и татарстанские, это целый квест. Долгое время такое задание было трудновыполнимым даже для тех, кто прибыл на родину из «опас­ных» стран.
– Какие три меры вы сделали бы обя­зательными в борьбе с пандемиями? – спрашиваю я профессора Ризванова. И он, практически не задумываясь, пе­речисляет: карантин, гигиена, монито­ринг эпидемиологической обстановки с помощью тестирования. Его колле­га – известный вирусолог Кристиан Дростен, который сегодня является медицинским консультантом прави­тельства Германии в борьбе с новой коронавирусной инфекцией, связывает успех своей страны на ранних этапах именно с масштабной диагностикой. «Мы проводили много тестов», – го­ворит он в одном из своих интервью. Это помогло Германии верно оценить масштаб вспышки и выиграть время, чтобы подготовиться к пандемическо­му удару.
Согласно официальной статистике, России здесь тоже есть чем похва­статься. Уже 1 апреля премьер Миха­ил Мишустин доложил: страна вошла в тройку стран – лидеров по числу про­водимых тестов на новую коронави­русную инфекцию. Было сделано более полумиллиона тестов. Но есть и дру­гой показатель – количество тестов на 10 тысяч человек. И вот здесь мы уже не лидеры. Изначально тесты делались только в лабораториях Роспотребнад­зора. К счастью, 19 марта к этой ра­боте подключились лаборатории ещё 193 медицинских организаций.
Но этого мало, стране нужны экс­пресс-методы, позволяющие быстро тестировать большое количество людей прямо в аэропортах, считает Альберт Ризванов. Такая мера позволит охватить тестированием международный тури­стический трафик и выявлять заражён­ных вирусом даже на бессимптомной стадии.
– По сути, это можно делать всего за 30 минут. Но, к сожалению, сегодня в России нет соответствующей зако­нодательной базы, позволяющей раз­вернуть эту работу. Тесты делаются только в специальных лабораториях, обладающих лицензией на работу с па­тогенами второй группы патогенно­сти. И это архаизм. Такая логистика и использование старых технологий приводят к существенной задержке тестирования.
Учёный уверяет, что разработать тест на вирус можно довольно бы­стро, но невозможно не столкнуть­ся со сложностями, которые нужно пройти при регистрации этого теста в России. В общем, снова без квеста не обойтись. А ведь в сегодняшней ситуации нам нужно повысить эф­фективность процесса разработки, регистрации и производства тест-си­стем. В достаточных количествах –для удовлетворения потребности на са­мых ранних этапах возникновения ин­фекции.
В настоящее время команда ученых КФУ под руководством Ризванова ра­ботает над созданием экспресс-теста на коронавирус. Он будет определять наличие у человека антител против ко­ронавируса, а действовать по принципу теста на беременность, только биома­териалом для него будет капля крови. Одна полоска – ты здоров, две – увы, заразен или уже переболел. Эту систему нельзя будет применять для ранней ди­агностики заболевания, она не заменит более чувствительные ПЦР-тесты, а скорее, дополнит их. У неё будут другие преимущества – простота использова­ния и очень быстрый результат, позво­ляющий принимать такие же быстрые решения. Кроме того, тест поможет выявить уже переболевших людей, у которых сформировался иммунитет и которые, скорее всего, не заболеют повторно, а когда появится вакцина, позволит оценить её эффективность. Производство планируют развернуть также в Казани.
В ПОИСКАХ ЛЕКАРСТВА ОТ ЗАРАЗЫ
К слову, пресловутый коронавирус ещё до сегодняшней пандемии успел навести шороху в мире. Его разновид­ность, SARS‑CoV, стала причиной смер­тоносной эпидемии, разразившейся в восточных странах в 2002 году. Спустя десять лет её «собрат», MERS‑CoV, рас­пространился на более чем двадцать стран, вызывая атипичную пневмонию с уровнем смертности, превышающим 30 процентов!
Россию эти эпидемии не затронули, но косвенно они «затронули» Казань – на кафедре микробиологии Института фундаментальной медицины и био­логии КФУ возобновились исследова­ния, результаты которых в итоге могли бы стать прорывом в области лечения атипичных пневмоний, вызываемых коронавирусами, включая сегодняш­нюю COVID-19.

– Исторически так сло­жилось, что у нас на ка­федре основной темой исследования являются ферменты микроорга­низмов, – вводит в курс дела Павел Зеленихин, ученый-микробиолог, доцент Института фун­даментальной медицины и биологии КФУ. – Среди множества ферментов, которые мы изучаем, есть класс под на­званием рибонуклеазы (РНКазы) – это ферменты, которые расщепляют РНК. Они обладают совершенно раз­ными биологическими свойствами, в том числе и противовирусными.
Если говорить очень упрощённо, то рибонуклеазы способны атаковать вирусы, генетический материал ко­торых представлен РНК. Семейство коронавирусов как раз из таких. Как, к примеру, и вирус ящура, и вирус бе­шенства, в отношении которых учёные кафедры уже протестировали РНКазы. Дело дошло даже до крупномасштабных исследований в ветеринарии: рибону­клеазы проявили хорошую противови­русную активность в экспериментах с животными. В ходе исследований, объектами которых стали коронави­русы MERS‑CoV и его менее грозный «родственник», вызывающий сезонную простуду, был также получен хороший результат. Конечно, речь здесь идёт лишь о модельных системах – до клини­ческих испытаний дело пока не дошло.
– Мы полагаем, что РНКазы способ­ны облегчить течение заболевания, то есть снизить уровень смертности и ускорить выздоровление пациентов, заразившихся коронавирусом, – гово­рит Павел Зеленихин. – Но в то же вре­мя доказательства того, что препараты на основе ферментов будут эффек­тивны и безопасны для людей, у нас только фундаментальные, то есть тео­ретические. Разработка лекарственной формы и вывод на рынок препарата стоит огромных денег. Впрочем, если появится общественный интерес к на­шей работе и будет финансирование, исследование можно продолжить.
Кто знает, возможно, именно кро­шечным РНКазам суждено стать если не панацеей, то хотя бы существенной подмогой в вечном противостоянии человечества и вирусов? Ведь, как го­ворит Павел Зеленихин, наука готовит для нас потенциальные возможности – фундаментальные открытия для ре­шения задач и глобальных проблем. И татарстанские учёные, как выяс­нилось, играют в этом деле далеко не последнюю роль.
 
 
 
Фото: Александр Ефремов