В последние дни обострились дискуссии о том, может ли исследование по приобретению функции защитить нас или же оно увеличивает риск пандемии. Термин gain of function – «приобретение функций» – относится к результату исследования: вирус после эксперимента способен причинять больше вреда, чем до него. И чем он опаснее, тем выше требования к безопасности лабораторий.
Секретные лаборатории
В лаборатории S2 (уровень защиты 2) сотрудникам разрешено исследовать относительно безвредные патогены, такие как вирусы гриппа, которые каждую зиму гуляют по Германии, вызывая у заболевших боль в горле, простуду и повышенную температуру. Для более опасных вирусов требуется более высокий уровень биологической защиты: S3. Самый высокий уровень безопасности – в лабораториях BSL-4. В Германии ему соответствуют четыре биолаборатории. Эксперименты в них проводятся в основном с вирусами Эбола и Марбург, которые вызывают тяжелые, часто смертельные лихорадки с внутренним кровотечением. Лаборатории BSL-4 существуют только в 27 странах мира.
Тайсен считает: риск утечки вируса из лаборатории слишком велик
Мартин Швеммле из Института вирусологии при университетской клинике Фрайбурга специализируется на вирусах животного происхождения. Например, на вирусах гриппа, которые поражают летучих мышей и птиц, но иногда передаются и человеку, что приводит к фатальным последствиям.
– У нас есть вирус H5N1 из Индонезии, – рассказывает исследователь. – Он был выделен у ребенка, который умер. И он, конечно, высокопатогенный. Если вы заразитесь им, то спасти вас будет невозможно.
В таких лабораториях можно модифицировать вирусы и придавать им новые свойства, которых у них раньше не было. «На самом деле каждый из этих экспериментов представляет собой эксперимент по приобретению функции», – говорит Швеммле.
В чем суть экспериментов
По словам Мартина Швеммле, главная цель исследований в области приобретения функций – лучше подготовиться к потенциальной пандемии. Вирусы в природе постоянно мутируют. Поэтому ученый обеспокоен птичьим гриппом H5N1 – среди популяций птиц по всему миру уже распространяется пандемия H5N1.
– Важно знать, как эти вирусы могут меняться, – поясняет Швеммле. – Они циркулируют и могут заражать млекопитающих, затем возвращаются в мир птиц и снова там размножаются, и вполне возможно, что в вирусе есть характерные для млекопитающих признаки, которые облегчают последующее заражение людей.
Задача экспериментов по приобретению функции – не только на ранней стадии обнаружить опасные изменения в патогене. Речь также идет о понимании самого патогена – того, как он действует и как размножается. Обладая этими знаниями, можно разработать вакцины или эффективные противовирусные препараты.
Кошмарные сценарии
Один из сценариев фильмов ужаса – вирус появляется не в природе, а в лабораторных условиях в результате исследований по приобретению функций: именно эта мера должна была предотвратить пандемию, но получилось наоборот. Этот сценарий называется «Утечка из лаборатории».
Вирус гриппа, унесший жизни не менее 500.000 человек, мог вырваться из лаборатории, где создавалась вакцина. Первые случаи заболевания в СССР были зарегистрированы в 1977 году. Генетический материал возбудителя обнаружил поразительное сходство с вирусом гриппа, который был распространен за двадцать лет до этого. Поэтому вполне вероятно, что он все эти годы сохранялся в лаборатории.
Но обратите внимание: ни один из вирусов гриппа не был создан в результате исследований по приобретению функций. Такое подозрение возникло только в связи с SARS-CoV-2. Пандемия коронавируса возобновила дебаты по поводу исследований в области приобретения функций.
Некоторые специалисты призывают запретить их. Среди них – Гюнтер Тайсен (Günter Theißen), генетик из университета Фридриха Шиллера в Йене. Он утверждает, что риск утечки вируса из лаборатории слишком велик.
Тайсен отмечает, насколько опасно для исследовательских целей делать еще более опасными вирусы, которые уже патогенны для человека. При этом неясно, смогут ли эти эксперименты в принципе уловить то, что происходит в природе в какой-то момент.
Критики также видят опасность того, что результаты исследования будут использованы не по назначению. Например, биотеррористы могут воспользоваться результатами и методами, опубликованными в научных журналах.
Даже самый высокий уровень безопасности не дает 100% гарантии. В 2009 году в немецкой лаборатории BSL-4 Института Бернхарда Нохта произошел инцидент: сотрудница укололась иглой через три пары перчаток. Канюля была пуста, но ранее в ней содержались вирусы Эболы. К счастью, женщина не заразилась.
Каковы подозрения BND
Что касается дискуссий вокруг коронавируса и исследований по приобретению функций, то Стефан Беккер из Института вирусологии при университете Филиппа в Марбурге говорит:
– Давайте предположим, что SARS-CoV-2 возник не в лаборатории, а был передан человеку от животного. Тогда мы могли бы сказать, что было бы безответственно не работать с патогеном SARS-CoV-1 в лаборатории и не понять, как передается этот вирус и какие возможности существуют для разработки противовирусных препаратов. Если бы мы не знали всего этого, разработка вакцин, которые действительно были созданы в сенсационно короткие сроки, проводилась бы с большими трудностями. Это заняло бы у нас значительно больше времени. Поэтому я думаю, что необходимость работы с такими вирусами на самом деле очевидна.
Отказ от исследований тоже несет в себе риски. Вирус H5N1, например, необходимо отслеживать очень внимательно, считает Беккер. Ибо сейчас мы наблюдаем самое крупное распространение H5N1 в мире.
Такова дилемма исследований в области приобретения функций: без них мы не видим опасности пандемии. Однако, проводя их, мы увеличиваем риск ее возникновения.
Запретить раз и навсегда?
В Европе запрет на исследования по приобретению функций выдвигает лишь небольшая группа ученых. В Соединенных Штатах отношение к целевым вирусам всегда было неоднозначным. После пандемии все указывает на необходимость более жесткого подхода. По данным отчета Global BioLabs, планируется создание множества лабораторий с самым высоким уровнем безопасности.
Каковы альтернативы приобретению функции? Одна из возможностей – изменить наше собственное поведение.
– Я считаю, что это связано с тем, как мы, люди, эксплуатируем окружающую среду, – говорит Стефан Беккер. – Промышленное животноводство и зверофермы способствуют тому, что риск таких пандемических вирусов, которые переходят от животных к людям, стал очень большим.
Опасные варианты вируса особенно легко возникают, когда разные виды оказываются в тесном контакте в животноводческом комплексе. Свиньи, крупный рогатый скот или норки могут служить сосудами для смешивания, если они одновременно инфицированы вирусами гриппа человека и вирусами гриппа птиц. Затем штаммы вируса могут обмениваться генами и таким образом расширять спектр своих хозяев.
Обсуждение