Глава двадцать первая
«Вирусная археология»
Рядовой Гарри Андердаун, английский солдат, умерший в госпитале № 24 в феврале 1917 года, теперь покоится в мире под простым белым надгробием на военном кладбище в Этапле, блаженно не осознавая своего статуса потенциального «нулевого пациента» [1]. В то время как тело Гарри лежит нетронутым, тела многих других жертв могут хранить тайну смертельного вируса, предоставляя больше информации об этиологии испанского гриппа и причинах его появления. Это необходимо узнать, чтобы предотвратить угрозу будущих пандемий. Исследования проводятся в течение последних семидесяти лет, сначала шведским студентом-медиком Йоханом В. Хультином, затем Джеффри Таубенбергером из Института патологии Вооруженных сил в Вашингтоне, округ Колумбия, и профессором Джоном Оксфордом из Медицинской школы Королевской лондонской больницы. Эти люди и их команды искали ответы в сохранившихся телах жертв гриппа. Но только когда вирус принял новую и неожиданную форму, убив трехлетнего ребенка в Гонконге в 1997 году, исследования гриппа приобрели новую актуальность.
В 1950 году Йохан В. Хультин (род. в 1925 году) посещал медицинскую школу в Уппсальском университете «в рамках специальной программы в шведских медицинских школах, которая позволяла студентам завершить учебу на полпути, чтобы реализовывать другие интересы и вернуться к занятиям без потери положения» [2]. Хультин решил исследовать иммунную реакцию организма на грипп. Эмигрировав в Соединенные Штаты, он поступил на микробиологический факультет Университета Айовы.
Именно здесь он познакомился с профессором Уильямом Хейлом, выдающимся вирусологом из Брукхейвенской национальной лаборатории, находившейся тогда в Кэмп-Аптоне на Лонг-Айленде. За обедом профессор Хейл мимоходом сделал замечание об эпидемии гриппа 1918 года. Это замечание навсегда изменило ход жизни Хультина.
«Мы сделали все, чтобы выяснить причину этой эпидемии, – сказал Хейл. – Но мы просто не знаем, что вызвало этот грипп. Единственное, что остается, – это отправиться в северную часть мира и найти в вечной мерзлоте хорошо сохранившиеся тела, которые могли бы содержать вирус гриппа» [3].
В этот момент у Хультина родилась идея. Предположив, что ключи к генетическому коду испанского гриппа могут быть найдены в телах его жертв, он узнал о разрушительных вспышках испанского гриппа на Аляске в 1918 году, где люди были похоронены в «вечной мерзлоте», то есть земле, включая скалы или почву, при температуре замерзания воды или ниже 0 °C.
Выбрав тему своей докторской диссертации, Хультин отправился на северное побережье Аляски, чтобы в эксгумированных телах попытаться изолировать вирус. Используя местные записи и погодные карты, он хотел точно определить места подходящих захоронений с учетом изменчивой природы самой вечной мерзлоты. Естественный процесс, происходящий с вечной мерзлотой, несет в себе собственные проблемы. Постоянное замораживание и оттаивание, вероятно, повлияли на состояние человеческих останков. Хультин шел на огромный риск: у него не было никаких гарантий, что его проект увенчается успехом или что он найдет хорошо сохранившиеся тела, не говоря уже о подходящих образцах тканей. Исследователь обратился в Национальный институт здравоохранения за финансированием, но ответа так и не получил. Однако, по словам Хультина, американское правительство узнало о его планах и провело собственную исследовательскую экспедицию [4]. В 1951 году американские военные запланировали экспедицию стоимостью 300 000 долларов под кодовым названием «Проект Джордж» для эксгумации жертв испанского гриппа из вечной мерзлоты Аляски [5]. Если это кажется читателю маловероятным, то стоит иметь в виду, что эти события происходили во время холодной войны. В 1918 году от испанского гриппа погибло 450 тысяч русских. Если бы Советский Союз разработал собственный штамм вируса и использовал его в качестве биологического оружия против Соединенных Штатов, последствия были бы непредсказуемы.
Якобы сверхсекретный «Проект Джордж» был обнаружен официальными лицами Университета Айовы, и через день Хультин оказался на пути в Ном, Аляска, вместе со своими коллегами – доктором Альбертом Макки и доктором Джеком Лейтоном, – получив 10 000 долларов финансирования [6]. Команда прибыла в Ном, но когда они начали раскопки, то вскоре обнаружили, что вечная мерзлота была разрушена небольшим ручьем, который изменил курс. В результате любые тела, погребенные там, разложились бы и не были пригодны для взятия проб. Как позже заметил вирусолог Джеффри Таубенбергер, термин «вечная мерзлота» является неправильным. Вечная мерзлота существует в серии непрерывных циклов «где температура то чуть выше, то чуть ниже точки замерзания. Замораживание и оттаивание – это самое худшее, что может произойти с биологическим материалом, потому что формируются кристаллы льда и пробивают отверстия в мембранах клеток, и это вызывает всевозможные повреждения. Так что, в принципе, биологические ткани не могут сохраниться, постоянно замерзая и оттаивая» [7].
Неудача не смутила Хультина и его команду, они наняли пилота и полетели на полуостров Сьюард в поисках других захоронений, так как военнослужащие, занятые в «Проекте Джордж», прибыли в Ном с полным набором бурового и землеройного оборудования. В то время как армия не нашла ничего, кроме костей, команда Хультина отправилась к миссии Бревиг, ранее известной как миссия Теллера. 85 процентов жителей миссии Бревиг умерли от испанского гриппа за одну неделю в ноябре 1918 года [8]. Исследователи эксгумировали тела и взяли образцы тканей из легких, почек, селезенки и мозга, упаковали их и отправили в Айову. Однако результаты оказались неутешительными. Несмотря на всесторонний анализ, никаких следов живого вируса обнаружено не было [9].
Почти полвека спустя доктор Джеффри Таубенбергер, заведующий отделом молекулярной биологии в Институте патологии Вооруженных сил (ИПВС), начал продумывать новый исследовательский проект. ИПВС, расположенный в кампусе Медицинского центра армии Уолтера Рида в Вашингтоне, был основан в 1862 году генералом Гражданской войны как музей военной патологии, предназначенный для борьбы с «болезни поля боя». Имея в распоряжении обширную коллекцию образцов и обладая опытом анализа тканей для диагностики заболеваний, ИПВС был ценным ресурсом как для исследователей, так и для клиницистов, считавшихся «верными членами международного биомедицинского сообщества» [10]. Каждый год ИПВС получал по меньшей мере 50 000 запросов на заключение по неоднозначным случаям от патологов. И его сотрудники, включая экспертов во многих областях патологии человека и животных, «вносили значительные или незначительные уточнения примерно в половину запросов, по которым работали» [11].
Хотя директор учреждения все еще отчитывался перед главным санитарным врачом армии, а не командующим Уолтером Ридом, институт расширил сферу своих исследований. В 1991 году Тим О’Лири был назначен заведующим кафедрой клеточной патологии и намеревался создать «подразделение молекулярной патологии с идеей, что методы молекулярной биологии будут полезны в качестве дополнения к анатомо-хирургическим методам» [12].
В результате Джеффри Таубенбергер и его команда были вовлечены в исследовательские проекты по изучению генетической структуры рака молочной железы. Также они восстанавливали РНК вируса из разлагающейся плоти мертвых дельфинов, чтобы определить, умерли животные от вируса типа кори или от состояния, известного как «красный прилив», вредного цветения водорослей, опасного для морских обитателей. Перед командой Таубенбергера, состоящей из докторов Эми Краффт и Томаса Фаннинга, а также микробиолога Энн Рид, была поставлена задача изолировать вирус из нескольких разложившихся образцов тканей с помощью метода, известного как ПЦР, или полимеразная цепная реакция.
Когда в 1995 году институту пригрозили сокращением финансирования, Таубенбергер и его коллеги ответили на это тем, что попытались применить ПЦР к огромной институтской коллекции образцов тканей.
«Эта идея была что-то вроде хобби, – признался Таубенбергер. – Мы проводили мозговой штурм с Тимом О’Лири, и идея, которую мы выдвинули, состояла в том, чтобы проанализировать все до 1918 года… грипп 1918 года был бы чем-то чрезвычайно полезным, потенциально имеющим практическое значение» [13].
Таубенбергер слышал что-то о пандемии испанского гриппа 1918 года в медицинской школе, но мало что знал о ней. Прочитав книгу Альфреда Кросби «Забытая пандемия Америки», Таубенбергер заинтересовался масштабом катастрофы и тем, как быстро она была стерта из «культурной памяти» [14]. Работая в военной исследовательской лаборатории, Таубенбергер был особенно удивлен потерями, понесенными американской армией.
США вступили в Первую мировую войну очень поздно по сравнению с европейскими странами – участницами боевых действий, поэтому было гораздо меньше американских военных потерь – около 100 000 в общей сложности за время всей войны, но из них более 40 000 умерли от гриппа. Таким образом, 40 процентов людей, которые были молоды, здоровы, хорошо питались, 18-25-летние крепкие американские солдаты умерли от гриппа в 1918 году. А это совершенно невероятное количество, если вдуматься! [15]
Решив найти следы вируса испанского гриппа, Таубенбергер заказал образцы тканей семидесяти семи солдат, погибших во время пандемии. Команда Таубенбергера искала образцы жертв, умерших от первоначальной вирусной инфекции, а не от последующей бактериальной пневмонии. Семь образцов казались многообещающими. Это был волнующий момент, когда образцы появились на его столе. «А вот и они! – сказал он. – Образцы, которые до меня не трогали 80 лет!» [16]
Эти образцы состояли из крошечных кусочков легочной ткани, сохраненных в формальдегиде, вложенных в парафин. Затем Таубенбергер и его команда попытались «разработать методы для извлечения фрагментов генома вируса из этих тканей» [17]. После семидесяти отрицательных результатов исследователи почти отказались от проекта, но он оказался настолько увлекательным, что они не хотели останавливаться. «И чем больше мы читаем об этом вирусе, о его вспышке и разрушительных последствиях, тем больше мы наполнялись решимостью осуществить этот проект» [18].
К этому времени изучение причин испанского гриппа стало для Таубенбергера чем-то вроде навязчивой идеи. «Это было просто невозможно, – признался он. – Сначала был рак молочной железы, потом дельфиний вирус и развитие Т-клеток. И грипп просто взял верх над моей жизнью!» [19].
Исследование происхождения «испанки» также было длительным и отнимало много времени. «Такого рода „вирусная археология" чрезвычайно болезненна! И очень медленна, – прокомментировал Таубенбергер. – Ты же не можешь просто пойти в морозилку и вытащить вирус. Мы должны найти подходящие образцы, взятые после вскрытия» [20].
Прорыв произошел год спустя, в июле 1996 года. Доктор Эми Краффт начала изучать образец сохранившейся легочной ткани из тела рядового Роско Вона. Рядовому Вону был всего двадцать один год, когда он заболел 19 сентября 1918 года в Форт-Джексоне, штат Южная Каролина. Неделю спустя, 26 сентября, в 6:30 утра рядовой Джексон умер от пневмонии. В 14:00 того же дня было произведено вскрытие тела рядового и извлечен патологический образец из его легкого [21]. Теперь, спустя восемьдесят лет после его смерти, рядовой Вон должен был сыграть свою роль в раскрытии тайны «испанки».
Вклад Вона в медицинскую науку заключался в необычной реакции его организма на испанский грипп. Таубенбергер был поражен тем, как образец выглядел под микроскопом.
Что признавалось клинически, так это то, что у него развилась пневмония левого легкого [а правое легкое было, по-видимому, здоровым]. Теперь довольно часто бывает пневмония только одного легкого, не обязательно обоих. И на момент вскрытия это подтвердилось: у него была обширная бактериальная пневмония левого легкого, которая оказалась смертельной, а правое легкое было почти полностью здоровым» [22].
Это осталось незамеченным во время вскрытия, но если вы внимательно посмотрите на срезы, то увидите крошечные участки очень острого воспаления вокруг терминальных бронхиол в этом легком, которые были характерны для очень ранних фаз репликации вируса гриппа» [23].
Случай рядового Вона был также необычен тем, что он продемонстрировал «асинхронность» в том, как развивалась болезнь,
при этом он заразился гриппозной инфекцией, а затем у него началась бактериальная пневмония в левом легком, которая усугубила вирусную инфекцию и убила его. Но заражение вирусом гриппа его правого легкого каким-то образом задержалось на несколько дней. Поэтому, когда он умер, он оставил материал, отражающий самые ранние стадии развития вируса, заражающего легкие. Это было очень тонкое изменение, и мне потребовалось некоторое время, чтобы взглянуть на достаточное количество вскрытий, чтобы понять это. Грипп не вызывает характерных изменений, которые позволяют вам быть уверенным в том, что это именно он, просто смотреть в микроскоп и говорить: ««Это определенно грипп». Вы можете это подозревать, но не можете быть уверены. Но в этом случае было что-то такое, что просто поразило меня как отличный пример, и поэтому, как только я идентифицировал его, мы извлекли РНК, сделали наш тест и – бум! Мы нашли РНК вируса гриппа!» [24]
Учитывая, что качество восстановленного генетического материала было, по словам Таубенбергера, «ужасным!», перед командой стояла непростая задача провести «крупномасштабное секвенирование вируса, чтобы попытаться установить его сущность» [25].
Обеспокоенный тем, что не было достаточно материала для тестирования, Таубенбергер отложил материал рядового Вона и стал искать другие случаи. Был обнаружен еще один образец, принадлежавший другому человеку, умершему в тот же день, но в другом лагере. Он тоже был положительным, так что теперь у команды было два случая» [26].
Таубенбергер и его коллеги опубликовали в журнале Science в 1997 году свои первоначальные выводы, «всего лишь крошечные фрагменты последовательности вируса из нашего патологического материала, полученного из ИПВС» [27]. Именно в этот момент Йохан Хультин, которому тогда было семьдесят три года, прочитал статью и написал Таубенбергеру, рассказывая о собственных исследованиях. Когда Таубенбергер попросил разрешения взглянуть на старые материалы Хультина с Аляски, он, к своему ужасу, обнаружил, что они были уничтожены всего несколько лет назад.
Хультин предложил им вернуться на Аляску, чтобы эксгумировать еще больше тел и получить еще больше замороженного материала, на котором они могли бы провести молекулярный анализ в лаборатории ИПВС Таубенбергера, что было бы невозможно в 1951 году. Структура ДНК была расшифрована только в 1953 году. Остановить Хультина было невозможно. Несмотря на свои семьдесят три года, он отправился в миссию Бревиг, вооруженный лишь фотоаппаратом, спальным мешком и двумя сумками с инструментами. Хультин сам финансировал всю экспедицию и спал по ночам на полу местной школы. Таубенбергер не сопровождал его, и, возможно, это было правильно, так как, учитывая деликатный характер работы, многие люди в общине помнили Хультина и были довольны, что именно он проводил раскопки. «Они были детьми, а теперь стали старейшинами в этой общине, – сказал Таубенбергер, – которые помнили его даже 45 лет спустя. Он получил разрешение на эксгумацию и прислал нам материалы» [28]. Семьдесят две жертвы миссии Бревиг были похоронены в братской могиле в 1918 году, отмеченной двумя большими деревянными крестами. С помощью четырех молодых людей Хультин начал копать, пока они не выкопали траншею длиной двадцать семь футов (8 м), шириной шесть (1,8 м) и глубиной семь (2,1 м). Поначалу показалось, что Хультин опять был разочарован. Он обнаружил скелеты, но никаких останков, содержащих мягкие ткани, не было. Но затем он нашел тело тучной женщины, чей жир сохранил ее органы от разложения в вечной мерзлоте.
«Я сидел на ведре и смотрел на эту женщину. Тело хорошо сохранилось. Легкие у нее были в порядке. Я знал, что именно здесь будет вирус» [29].
Хультин назвал женщину Люси в честь знаменитого доисторического скелета, найденного в Эфиопии в 1974 году. Взяв образцы органов Люси, Хультин упаковал их. Чтобы предотвратить потерю образцов, Хультин отправил четыре идентичных набора в течение четырех дней разными почтовыми службами: UPS, Fed Ex и почтовой службой США. Он закопал могилу и водрузил там два новых креста, которые сделал сам в столярном кабинете местной школы.
Хультин сделал важное открытие. Хотя в трех образцах тканей следов вируса не было обнаружено, Энн Рид нашел их в образцах тканей Люси. Они оказались идентичны РНК рядового Роско Вона. Вскоре после этого было получено третье совпадение по образцу, взятому у рядового Джеймса Даунса, умершего от гриппа в Кэмп-Аптоне, штат Нью-Йорк, 26 сентября 1918 года в возрасте тридцати лет. Однако именно Люси стала недостающим звеном [30].
«С помощью замороженного материала стало возможным секвенировать весь геном вируса, – сказал Таубенбергер. – В итоге мы секвенировали ген гемагглютинина, своего рода главный ген вируса, во всех трех случаях. И мы к своему удивлению обнаружили, что они были в основном идентичны. Из 1700 нуклеотидных оснований в этом гене три образца отличались друг от друга только одним нуклеотидом. Таким образом мы узнали, что это действительно пандемический вирус; в этом не было никаких сомнений, это – он. Благодаря замороженному материалу стало возможным секвенировать весь геном вируса» [31].
Более ранние исследования Хультина подтвердились: он и команда Таубенбергера обнаружили вирус испанского гриппа.
«С 1997 по начало 2005 года потребовались титанические усилия с нашей стороны, чтобы полностью секвенировать геном вируса, – сказал Таубенбергер. – Мы пришли к выводу, что это своего рода вирус птичьего гриппа, который каким-то образом адаптировался к человеку» [32].
Как этот пандемический вирус был передан от животных к людям – еще один вопрос, который до сих пор горячо обсуждается. Таубенбергер, как и другие вирусологи, пытается найти ответ на эту темную загадку с помощью технологий, которые позволяют ученым создавать вирусы гриппа из клонированных генов. Ряд исследователей одновременно пришли к этому методу, известному как обратная генетика. «Доктора Джордж Браунли из Оксфорда, Питер Палезе из Маунт-Синай и Йоши Каваока из Висконсина работали над этим независимо друг от друга» [33], – пояснил Таубенбергер.
Секвенировав вирус «с помощью волшебства современной молекулярной биологии» [34], ученые протестировали его на животных в лабораториях «повышенной опасности» в Центре по контролю заболеваний в Атланте и в лаборатории в Виннипеге (Канада), где вирус 1918 года был введен макакам.
Что касается того, что сделало пандемию испанского гриппа такой смертельной и почему вирус убил так много здоровых молодых людей, Таубенбергер поддержал теорию, что вирус вызвал слишком сильный иммунный ответ, известный как цитокиновый шторм. По иронии судьбы, чем здоровее был пациент, тем больше вероятность, что он умрет. H5N1 1918 года запустил сильную воспалительную реакцию организма, вызывая вторичное повреждение легких. «Вас убивает не вирус, а иммунная реакция вашего собственного организма», – объяснил Таубенбергер [35].
К счастью, в XX веке не было еще пандемии, сравнимой по масштабам с испанским гриппом 1918 года. В 1957 году произошла вспышка азиатского гриппа (H2N2), а в 1968 году – гонконгского гриппа (H3N2). В 1947 году была «псевдопандемия» с низким уровнем смертности, в 1977 году – эпидемия, которая была пандемией среди детей, а в 1976 году – эпидемия свиного гриппа, которая, как опасались, имела пандемический потенциал [36]. Но пандемия 1918 года оказалась уникальным событием, вызванным стечением обстоятельств, которое, как надеялись, никогда больше не повторится. В результате к 1997 году исследование происхождения испанского гриппа можно было бы рассматривать как некий исследовательский проект, академический поиск, не имеющий отношения к современной жизни. Финансирование исследований оказалось под угрозой, и синий карандаш финансового директора завис над бюджетом ИПВС. Но затем, когда Таубенбергер и его команда опубликовали свои первые результаты исследований в марте 1997 года, трехлетний ребенок в Гонконге заразился вирусом птичьего гриппа H5N1 и умер.
