Цей незвичайний вірус викликає хвороби печінки і поширену форму раку. Нові вакцини, отримані за допомогою методів генної інженерії, дають надію врешті-решт перемогти і те і інше.
Широко поширена хвороба печінки, під назвою гепатит В, представляє собою серйозну проблему як сама по собі, так і тому, що приховує ще більшу загрозу: вірус, що викликає гепатит В, є другим за важливістю (першим вважається тютюн) відомим канцерогеном людини. Сотні мільйонів людей – переважно в регіонах з поганою медичною допомогою – хронічно заражені цим вірусом, і для них підвищений ризик раку печінки. При цьому, хоча безліч хронічних носіїв здорові, вони можуть заражати осіб, які знаходяться в близькому контакті з ними, таким чином починаючи новий цикл інфекції.
На щастя, перспективи для того, щоб перервати цей цикл істотно покращилися. Технологія рекомбінантних ДНК, або генна інженерія, розкрила безліч секретів вірусу гепатиту В. Зараз вже досягнуто розуміння його химерного життєвого циклу, і, ймовірно, скоро можна буде відповісти на питання про те, як цей вірус викликає рак. Більше того, вакцини, створені за допомогою методів генної інженерії, можуть запобігти поширенню вірусу гепатиту В.
Вірус гепатиту В: історія
Перший крок в ідентифікації вірусу гепатиту В був зроблений у 1963 році, коли Б. Бламберг (у той час співробітник Інституту онкології у Філадельфії) вивчав певні білки в сироватці крові. У пробі, взятій у хворого на гемофілію, він виявив антитіла, що реагували з антигеном, який був наявний у крові австралійського аборигена, зараженого гепатитом. У 1968 році Бламберг ідентифікував поверхневий антиген HBV (HBsAg).
У наступне десятиліття дослідженням дуже заважала відсутність культури клітин для розмноження HBV. Однак починаючи з 1978 р в лабораторіях почали використовувати для вивчення HBV технологію рекомбінантних ДНК. Зараз ці роботи – найбільш успішне застосування генної інженерії для цілей медичної вірусології.
Наслідки дії вірусу
Люди, заражені HBV, часто не знають про це. Після інкубаційного періоду, що триває від 2 до 6 місяців, інфекція вірусу гепатиту В може призводити до гострого гепатиту і пошкодження печінки, що є причиною болів у животі, жовтяниці, підвищеного рівня деяких ферментів в крові та інших симптомів. На цій стадії вірусна інфекція може бути діагностована шляхом виявлення HBsAg в сироватці крові пацієнта. Однак часто хвороба протікає без будь-яких симптомів. У дуже рідкісних випадках зараження HBV призводить до тимчасового гепатиту – швидко прогресуючою, часто смертельної форми хвороби, коли великі ділянки печінки руйнуються. Пошкодження печінки не означає, що вірус більш вірулентний, а є наслідком посиленої імунної відповіді організму-господаря: Т-лімфоцити атакують заражені клітини, що несуть вірусні антигени.
Зазвичай хворі з гострою формою гепатиту повністю одужують. Клінічні та біологічні симптоми інфекції поступово зникають у міру того, як в організмі виробляється все більше антитіл до вірусу. Після одужання триває утворення таких антитіл, але вже на низькому рівні, що забезпечує імунітет до вірусу гепатиту В протягом декількох років. При новій атаці організму цим вірусом рівень антитіл швидко зростає і вони нейтралізують вірусні частки.
Проте в деяких випадках, незважаючи на високий рівень вірусного антигену в крові протягом декількох років чи всього життя людини, антитіла проти HBsAg не виробляються. Вірус зберігається в печінці, і людина стає хронічним носієм. Механізм такого хронічного стану до кінця не ясний, мабуть, він пов'язаний зі слабкою імунною відповіддю. Тоді зрозуміло, чому інфекція переходить у хронічну форму майже у 80% дітей, імунна система яких ще незріла, і лише у 5–10% дорослих.
Хронічна інфекція може протікати в різній формі. Іноді носій залишається практично здоровим, відчуваючи лише незначний дискомфорт у печінці і не маючи функціональних розладів. Буває так, що розвивається практично безсимптомний хронічний гепатит, який проявляється в епізодичній «безпричинній» втомі. У гіршому випадку розвивається активний хронічний гепатит, що згодом може призвести до цирозу печінки і злоякісної гепатоми – первинного раку печінки, який розвивається з печінкових клітин. Зазвичай рак розвивається після закінчення латентного періоду тривалістю в 30–50 років, однак випадки гепатоми відзначалися і у дітей.
Вірус гепатиту В і рак печінки
Зараз зв'язок між хронічним зараженням HBV і розвитком раку печінки очевидна. Серед хворих гепатомою частка хронічних носіїв вірусу гепатиту В вища, ніж в решті частини населення. Більше того, епідеміологічні дослідження, проведені в Тайвані Р. Палмером Бізлі з Техаського університету в Х'юстоні, показали, що для хронічних носіїв HBV ризик гепатоми у 100 разів вищий, ніж для здорових людей. Інші дослідження також виявили однозначний причинно-наслідковий зв'язок між вірусом гепатиту В і гепатомою. Цей вірус – один з небагатьох, про який достеменно відомо, що він викликає специфічний рак у людини.
Зв'язок між HBV і раком печінки особливо важливий у світлі того, що зараженість населення вірусом гепатиту В вельми висока. В цілому в світі хронічною інфекцією HBV уражено понад 300 млн. осіб, з них три чверті в Азії. Кількість хронічних носіїв HBV сильно варіює в різних регіонах. Так, в Південно-Східній Азії і тропічній Африці вона становить понад 10% населення, в той час як у Північній Америці та більшості країн Західної Європи – менше 1 %.
Поширення вірусу
У країнах, що розвиваються, вірус гепатиту В найчастіше передається від зараженої матері до дитини переважно під час пологів або в перший місяць її життя. Якщо це дівчинка, то вона скоріше за все стане хронічним носієм і згодом передасть HBV своєму потомству. Однак передача вірусу від матері до дитини – не єдиний можливий механізм. Оскільки вірус виявляється в крові, слині і спермі, будь-який сексуальний чи інший тісний контакт може призвести до зараження. Цим і пояснюється легке поширення гепатиту В у сім'ях і малих співтовариствах.
У промислово розвинених країнах Заходу більшу роль відіграють інші механізми передачі. Ризик зараження високий для тих, хто вступає в контакт з хронічними носіями або має справу з їх кров'ю: дантистів та інших лікарів, медичних сестер, реципієнтів донорської крові (хворих на гемофілію, пацієнтів, яким необхідне переливання крові або діаліз), гомосексуалістів та осіб, що мають кілька статевих партнерів, а також наркоманів, які практикують внутрішньовенні ін'єкції. Для людей, що не відносяться до перерахованих груп, ризик захворіти на гепатит невеликий. Епідеміологія гепатиту В схожа на СНІД – цим і пояснюється той факт, що інфекція HBV часто трапляється у хворих на СНІД. Але варто зазначити, що гепатит більш заразний, ніж СНІД.
Таким чином, гепатитом хворіють в країнах, що розвиваються, переважно діти, а в країнах Заходу – дорослі. Ця різниця має практичне значення для стратегії вакцинації: якщо в першій категорії держав необхідна масова вакцинація, то в другій вона повинна охоплювати лише групи високого ризику.
Особливості будови
Антивірусні вакцини діють за принципом активації імунної системи людини проти вірусних молекул. Спочатку дослідження HBV були присвячені головним чином розшифровці структури та життєвого циклу вірусу з метою виявити відповідні для вакцини мішені.
Всі віруси є внутрішньоклітинними паразитами і складаються з нуклеїнової кислоти – РНК або ДНК, яка містить геном (повний набір генів), упакований в білкову оболонку. Для розмноження вірус проникає в клітину і використовує клітинні механізми для синтезу білків оболонки і вірусних генів, з яких формуються нові вірусні частинки, які покидають потім клітину-господаря і заражають інші клітини.
Вірус гепатиту В має дві білкові оболонки.
Зовнішня складається з трьох білків, які називаються головним, середнім і великим. Поверхневий антиген HBsAg знаходиться на всіх трьох білках. Внутрішня оболонка, яка називається капсидом, утворена молекулами одного білка, який оточує вірусну ДНК, взаємодіючи з нею.
Геном HBV, вперше виділений У. Робінсоном з Медичної школи Стенфордського університету в 1974 році. Це кільцева молекула ДНК, що складається приблизно з 3200 нуклеотидів. Це найменший з відомих геномів вірусів тварин. Наприклад, геном вірусу простого герпесу у 50 разів більший. Як і у більшості організмів, ДНК HBV складається з подвійного ланцюга, але вона незвичайна тим, що один ланцюг довший за інший. Така структура виникає в результаті унікального механізму реплікації, яка відбувається за наступною схемою:
- Вірус заражає клітину печінки.
- Ферменти подовжують короткий ланцюг вірусної ДНК.
- Вірусна ДНК проникає в ядро клітини, де синтезується РНК-копія довжиною 3500 нуклеотидів (прегеном).
- Прегеном упаковується в новосинтезований капсид. Полімераза починає синтезувати ДНК-копію прегеному, використовуючи цю РНК як матрицю.
- Новий ланцюг ДНК є копією довгого ланцюга вихідної вірусної ДНК. Після завершення її синтезу прегеном руйнується.
- Полімераза синтезує комплементарний ланцюг ДНК, використовуючи новий довгий ланцюг ДНК як матрицю.
- Вірусна ДНК може існувати в клітині досить довго, перш ніж отримає подвійний ланцюг, потім вона повертається в ядро для наступного раунду реплікації.
- Якщо нова вірусна частка не реплікується, а виходить з клітини, капсид покривається новою оболонкою і негайно припиняє подовження короткого ланцюга ДНК.
Епідеміологічні дослідження явно свідчать, що хронічної інфекції HBV достатньо для злоякісного ураження печінки. Наприклад, у ссавців, хронічно заражених вірусом гепатиту В, часто бувають пухлини печінки: понад 80% заражених бабаків набувають первинного раку печінки протягом двох років.
Ці дані підтвердили онкогенні властивості HBV і виключили необхідність канцерогенних кофакторів для розвитку раку печінки. Однак у захворюванні людини можуть відігравати роль і інші чинники, оскільки латентний період, що передує розвитку раку у людей, значно довший, ніж у земляних бабаків, і пухлини часто виникають на тлі цирозу печінки. Тому в генезисі гепатиту у людини ймовірно, мають значення канцерогени з навколишнього середовища і інтенсивне споживання алкоголю.
Але питання про те, як вірус гепатиту В індукує рак, як і раніше залишається відкритим. З одного боку, цей вірус може прямо викликати розвиток пухлини, з іншого – можлива його непряма роль: пухлини печінки можуть виникати через хронічне запалення, цирозу і регенерації клітин в уражених тканинах.
Вакцина
Технологія рекомбінантних ДНК привела до отримання нових вакцин. Швидкий прогрес почався у 1970 році, коли С. Крагман і його колеги з Нью-Йоркського університету показали, що прогріта сироватка від хронічного носія HBV може захищати чутливих до вірусу індивідів від зараження.
Хоча вакцина, отримана з сироватки, ефективна, її практичне застосування проблематичне, оскільки її виробництво дуже важке: від хронічних носіїв можна отримати лише невелику кількість сироватки, а процедура очищення складна і дорога. Крім того, кожну партію вакцини, отриману з нового обсягу сировини, необхідно перевіряти на шимпанзе, щоб переконатися в її безпеці. У виробництві вакцини допомогти може тільки генна інженерія.
Читайте також:
