Несмотря на тот факт, что вирусы птичьего гриппа H5N1 инфицируют диких и домашних птиц по всему миру, они так и не смогли создать эндемический плацдарм в человеческих популяциях и в популяциях других млекопитающих. Согласно данным Всемирной программы по гриппу ВОЗ, этот вирус в 2013 году стал причиной всего 40 случаев заболевания у человека (WHO, 2015d). Да, этот вирус с очень большим трудом передается от человека к человеку. Если бы простые мутационные изменения или перетасовка генных фрагментов могли создать легко передающийся от человека к человеку вариант вируса, то он возник бы уже давно. Представляется, что генетически вирус H5N1 весьма далек от генотипа с пандемическим потенциалом. Видимо, переход к такой способности представляет для вируса тяжелый эволюционный вызов. Учитывая, что всемирная готовность к будущей пандемической угрозе основана на наблюдениях за циркулирующими вирусными штаммами, разумно спросить, не существует ли каких-либо генетических отпечатков, которые нам стоило бы поискать. Что может сигнализировать о том, что произошло накопление опасных сочетаний генетических изменений в вирусах H5N1, достаточное для приобретения «пандемического фенотипа»? Без понимания генетических изменений, которые могут породить такой опасный фенотип, любое, самое тщательное наблюдение окажется бесполезным. В таком случае мы сможем оценить уровень угрозы только постфактум – после того, как пандемический вирус возник и поразил человечество беспощадной пандемией.

Тщательное и добросовестное изучение смертельно вирулентного пандемического вируса H1N1, вызвавшего испанку 1918 года, подтвердило, что его особый, уникальный фенотип был определен всей совокупностью его дополнительных генов (Tumpey et al., 2005). Использование нуклеотидных последовательностей вирусной РНК, извлеченной из тела жертвы эпидемии 1918 года, которая сохранилась в аляскинской вечной мерзлоте, позволило Тампи и его сотрудникам реконструировать в лаборатории вирус с таким же генотипом, который оказался таким же опасным, как и оригинал 1918 года. Ученые получили множество вирусов, комбинируя фрагменты генных последовательностей, смешивая вирусы H1N1 1918 года с генными последовательностями недавнего штамма H1N1 с низкой патогенностью для человека. Вирулентность вируса оценивали по результатам заражения мышей. Было обнаружено, что ГА вируса H1N1 1918 года и сегменты гена полимеразы сообщали более сильную вирулентность современному вирусу с генотипом H1N1 (этот результат подтвердил выводы предыдущей работы тех же авторов). Как бы то ни было, вирус со всеми восемью генными сегментами 1918 года оказался самым вирулентным из всех вирусов, с какими пришлось работать этой лаборатории. Это было экспериментальное свидетельство того, что пандемическому вирусу 1918 года удалось, на самом деле, создать настоящую «команду мечты». Для этого недостаточно было отдельных звезд; высочайшая патогенность стала результатом слаженной командной игры всех ее участников. Рекомбинация собрала генные сегменты, но нужный фенотип на основании данного генотипа сложился в ходе совместной эволюции под сильным давлением положительного отбора.

Помимо подбора генных сегментов с подходящими свойствами, главным в создании оптимально приспособленного вируса гриппа, способного, подобно H1N1 1918 года, вызвать тяжелую пандемию, было осуществление тонких адаптивных и сложных эпистатических взаимодействий между генными сегментами. Таким образом, пандемический вирус птичьего гриппа H5N1 должен приобрести способность связывать и инфицировать клетки верхних дыхательных путей человека. Несколько групп ученых исследовали потенциал генотипа H5N1 к адаптации для передачи между людьми воздушно-капельным путем. Доступность множества последовательностей генов ГА из популяций вирусов, поражающих людей и птиц, позволила исследователям точно понять, какие изменения в аминокислотной последовательности переключают ГА с аффинности к птичьим рецепторам на аффинность к рецепторам в верхних дыхательных путях человека. Вирусы птичьего гриппа, соответствующим образом модифицированные и содержащие нужные мутации, действительно меняют сродство к рецепторам и охотно связываются с α-2,6-рецепторами, экспрессируемыми на клетках верхних дыхательных путей человека. Тем не менее выяснилось, что эти вирусы плохо реплицируются и не демонстрируют облегчение передачи по сравнению с исходными вирусами (Maines et al., 2006; Maines et al., 2011). Своего рода прорыв случился в 2012 году в форме результатов, из которых следовало нечто, названное «приобретением функции». Эти работы породили множество противоречий и споров. Две независимые группы ученых попытались адаптировать вирус H5N1 для воздушно-капельной передачи между хорьками, содержащимися в рядом стоящих клетках (Herfst et al., 2012; Imai et al., 2012). Херфст и его коллеги создали вирус H5N1, содержащий несколько мутаций ГА, достаточных для переключения ее специфичности в связывании на α-2,6-рецепторы, которые преобладают в верхних дыхательных путях хорьков (и людей). Были также внесены изменения в ген вирусной полимеразы PB2, которые сообщили вирусам птичьего гриппа повышенную вирулентность в отношении клеток человека. Полученный вирус действительно вызывал заболевание у хорьков, но животные в соседних клетках не заболевали, так как вирус между ними воздушно-капельным путем не передавался. Используя классическую вирусологическую технику, ученые промывали носовые ходы больных хорьков, а затем этими смывами заражали здоровых хорьков. Эту процедуру повторяли несколько раз в ходе методики, называемой «серийным пассажем». Очень скоро вирусы приобрели способность передаваться воздушно-капельным путем между больными и здоровыми хорьками. Ученым, таким образом, удалось создать передаваемый воздушно-капельным путем вирус. Свои новые адаптивные мутации вирус приобрел во время репликации в организмах последовательно сменявшихся хозяев. Эти варианты передавались от хорьков хорькам, из клетки в клетку. Но обладал ли этот генотип пандемическим потенциалом?

Уважаемые академические учреждения разразились восторженными пресс-релизами, но международные СМИ отнеслись к этому делу иначе. Журналисты отнеслись к этой новости с суеверным ужасом; публику начали уверять в том, что ученые создавали пандемический вирус, способный убить все человечество. Очень скоро в газете «Independent» от 6 декабря 2013 года появилась статья, гласившая: «Эксперты предупреждают: исследования птичьего гриппа H5N1 могут привести к смертельной пандемии». Группа из пятидесяти шести влиятельных ученых выступили против экспериментов своих коллег, предупредив их в открытом письме, что пользы от их исследований гораздо меньше, чем вреда, что всегда существует опасность случайного выпуска на волю этого пандемического патогена. Таким образом, научный мир оказался расколотым; столкновение интересов, высокомерия, страхов и политики породило едкие газетные и журнальные заголовки. Несмотря на большую научную важность экспериментов с приобретением функции и критическую потребность в понимании сути взаимодействия организма человека с патогенами, очень многие встали на сторону пятидесяти шести ученых, которые назвали проведенные исследования слишком опасными, а результаты посчитали сомнительными. В октябре 2014 года, после серии обвинений в несоблюдении правил биологической безопасности (несоблюдение не касалось упомянутых работ) в государственных научных учреждениях, Белый Дом опубликовал политическое заявление, озаглавленное: «Постановление правительства США о совещании по поводу методики «приобретения функций» и о временной приостановке финансирования работ по «приобретению функций», касающихся вирусов гриппа, ближневосточного респираторного синдрома и тяжелого острого респираторного синдрома».

Исследования были лишены финансирования в США; дальнейшие работы, таким образом, застопорились. Но как далеко удалось продвинуться в понимании того, что может сделать H5N1 более серьезной угрозой здоровью человечества?

От внимания неистовствующей прессы, устроившей свистопляску после научной публикации, ускользнуло одно немаловажное обстоятельство: несмотря на то что удалось добиться воздушно-капельной передачи вируса, вирулентность его после серийного пассажа сильно снизилась по сравнению с вирулентностью исходного, родительского вируса. Действительно, пассированный вирус вызывал очень легкое недомогание у животных, заразившихся воздушно-капельным путем. Высокую летальность наблюдали только после искусственной инокуляции больших доз вариантного вируса в трахею хорьков, а это весьма неестественный способ заражения. Патогенные свойства вирусов были аттенуированы. «Петра ограбили, чтобы заплатить Павлу». Селекция вируса, способного к воздушно-капельной передаче, привела к совокупности генов с пониженной приспособляемостью. Вирус утратил способность вызывать тяжелую болезнь. Были надежды на то, что фенотип хорькового вируса будет напоминать таковой человеческого вируса, а это значит, что вирус не представляет серьезной опасности и для человека: на самом деле ученые создали жалкую пародию на патогенный вирус.

Абсолютно не соответствует действительности утверждение о том, что всего несколько мутаций отделяют вирус H5N1 от приобретения свойств пандемического вируса. На самом деле это далеко не так, потому что генетическая дистанция между генотипом H5N1 и вирусом с истинными пандемическими возможностями пока никому не известна. Было бы слишком самоуверенно считать, что мы можем предсказать конкретные аминокислотные замены, порядок их накопления или последовательность случайных (по определению) мутаций в геноме вируса гриппа, которые могут проложить путь к пандемическому фенотипу. Для того чтобы реализовать необходимые эволюционные изменения, может потребоваться одна (а чаще множество) мутация вместе с передачей генных сегментов от различных штаммов вируса гриппа. Короче говоря, это сложный и запутанный процесс, требующий множества малозаметных генетических изменений, вероятность которых может быть пренебрежимо мала, но ее, естественно, нельзя и игнорировать. Генотип птичьего гриппа H5N1 существенно отличается от вируса человеческого гриппа с пандемическим фенотипом. Вирусная линия подвергается межвидовой передаче и должна, соответственно, преодолеть видовой барьер между птицей и человеком. Если прибегнуть к аналогии ландшафта приспособленности, то можно представить себе генотип вируса H5N1 находящимся в отдаленной генотипической области ландшафта, на большом удалении от возвышенного места оптимальной приспособленности. Возможно, просто не существует мутационного перехода, который вел бы к вершине и адекватной приспособленности в организме человека, минуя залитую водой низину нежизнеспособности. Такой вирус будет либо плохо передаваться, либо обладать пониженной вирулентностью – и то и другое исключает способность вызывать масштабные эпидемии. С другой стороны, учитывая разнообразие метагенома вирусов птичьего гриппа, нельзя отрицать, что циркуляция H5N1 создает реальную и сиюминутную опасность возникновения пандемического штамма. Вероятность осуществления такого события попадает в категорию известного о неизвестном, но она не равна нулю.

Возникновение свиного варианта гриппа H1N1 стало причиной самой последней пандемии гриппа в 2009 году. Недавно выполненное исследование продемонстрировало высокую степень генетического родства между этим возникшим вирусом и штаммами H5N1 птичьего гриппа, которые эндемичны для популяции домашних птиц в Восточной Азии. Жизнеспособные и вирулентные вирусы возникали вследствие искусственной передачи генных сегментов между этими двумя штаммами в лабораторных условиях (Schrauwen et al., 2013). Возможно, нам стоило бы задуматься о том, что эти циркулирующие в природе естественные вирусы могут получить возможность рекомбинироваться в природе, создав новую траекторию в возникновении вариантов вируса птичьего гриппа H5N1. Но это уже относится к области неизвестного о неизвестном.