<< cодержание

О ПРИОРИТЕТНЫХ НАПРАВЛЕНИЯХ РАЗВИТИЯ МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ И ГЕНЕТИКИ В ОБЕСПЕЧЕНИИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

И.П. Ашмарин

Кафедра физиологии человека и животных Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова

Молекулярная биология и генетика стала неотъемлемой частью всех проблем биобезопасности. Наиболее актуально рассмотрение не столько тех ее разделов, которые наиболее развиты и признаны плодотворными в настоящее время, сколько пока менее разработанных направлений, требующих особого внимания.

В докладе анализируются два направления:
1) состояние исследований, позволяющих по новому объяснить механизмы преодоления вирусами неспецифических и специфических защитных систем организма и генетических комплексов, обеспечивающих в природе сочетание высокой контагиозности, эпидемичности и вирулентности, а также возможностей адекватного переноса на опасности для человека данных, получаемых в эксперименте на животных;
2) угроза быстрого развития на молекулярном уровне исследований, позволяющих манипулировать состоянием психики человека в течение длительного времени.

Особого внимания заслуживают исследования, демонстрирующие существование особых моногенных факторов вирусов, которые блокируют определенные узловые защитные реакции. Примерами являются последние данные о вирусных блокаторах образования интерферона, миграции MHCI комплексов к поверхности зараженной клетки и др. (схема 1). Важно, что эти блокаторы кодируются единичными генами вируса.

В патогенезе вирусных болезней несколько парадоксальными, но важными являются данные о роли некоторых извращенных реакций иммунной системы на внедрение вирусов. Имеется в виду, например, усиление связывания клеткой вириона с комплексом антител и комплемента C1q и др. (схема 2).

Традиционного и нового прочтения требует проблема молекулярной мимикрии. Давно уже стала очевидной неправомерность сведения молекулярной мимикрии к значительному подобию белковых антигенов. Только идентичность отдельных малых, экспонированных на поверхности белковых молекул эпитопных и небольших периэпитопных участков, запрещенных к атаке антителами хозяина, является одной из реальных причин преодоления вирусом иммунных барьеров. Однако выявление таких участков у потенциально угрожающих человеку вирусов - задача весьма трудная. Компьюторно-аналитические сопоставления аминокислотных и нуклеотидных последовательностей - метод необходимый, но имеющий значительные ограничения по эффективности. Во-первых, при этом невозможна или маловероятна ориентация на экспонированные участки пептидных цепей. Во-вторых, при сопоставлении нуклеотидных последовательностей геномов не учитываются посттранскрипционные модификации. Правомочен, естественно, прямой иммунохимический поиск, однако, очень затруднено решение вопроса о том, в каких именно структурах хозяина находится эпитоп, найденный у вируса, и насколько он значим. Нет "наводящих" адресов. Поэтому особого внимания заслуживает другой путь: выявление функциональных молекулярных, рецепторных мишеней биоактивных компонентов вируса в белках хозяина и далее, исходя из структуры этих рецепторов (во многих случаях уже известных), поиск комплементарных структур в белках и геноме вируса различными методами (ОДН-анализом и др.). В докладе приводятся примеры такого подхода (в том числе совместные исследования ИБОХ РАН, ИВ РАМН и МГУ и др.) (схема 3 и табл. 1).

Схема 3. Пути поисков мимикрирующих эпитопов


Уровень сходства аминокислотных последовательностей гемагглютинина вируса гриппа А и активатора плазминогена

III Вирусы гриппа человека HA HA1 HA2 %%
гом.
А/ Пуэрто-Рико/8/34 Н0 - - -
А/WSN/33 HO - - -
A/СССР/90/77 Н1 - - -
А/Калифорния/78 Н1 - - -
А/Киев/50/79 Н1 - - -
А/Минск/Швеция/84 Н1 - - -
А/Тайвань/1/86 Н1 - - -
А/Бангкок/1/86 Н1 - - -
А/Мемфис/6/86 Н1 - - -
А/Япония/305/57 Н2 - + 31
А/Ленинград/1/54 Н2 - + 31
А/Айчи/2/68 Н3 + + 24
А/ Мемфис/1/71 Н3 + + 24
А/Удорн/307/72 Н3 + + 24
А/Мемфис/102/72 Н3 + + 24
А/Виктория/3/75 Н3 + + 24
А/Англия/321/77 Н3 + + 24

Наряду с интенсивными исследованиями генетических детерминант вирулентности и антигенных свойств, определяющих способность вируса преодолевать иммунологические барьеры, весьма ограничена пока доля работ, сосредоточенных на детерминантах размножения вирусов в нетрансформированных, переживающих эпителиальных клетках и тканях человека (дыхательных путей, кишечника и кожи). Методическая трудность таких работ велика, но именно эти свойства вирусов имеют особое значение для контагиозности и эпидемичности, и они не могут быть оценены в обычных исследованиях на базе линейных клеточных культур и эпителиальных тканей экспериментальных животных (последний подход может привести даже к дезориентирующим результатам). Это же направление теснейшим образом связано с деликатнейшим вопросом о корректности переноса на человека данных, полученных на экспериментальных животных. Очевиден также дефицит исследований молекулярных детерминант устойчивости РНК-вирусов во внешних средах и к защитным факторам слизистых оболочек.

Важной является обоснованная первоочередная ориентация исследователей на определенные категории вирусов, которые представляют наибольшую угрозу. Здесь имеет значение не только повышенная мутабильность низкоконсервативных геномов РНК-вирусов (определяемая отсутствием репаративных систем). Вероятность модификаций генома повышается также по причине большого числа циклов репликации РНК вирусов типа "(-)РНК" в эклипс-фазе.

Еще большее значение имеют особо благоприятные условия для рекомбинаций компонентов генома, которые создаются при совместном культивировании близких разновидностей и видов вирусов этого типа. В лабораторных условиях возможно воспроизведение и углубленное изучение этого процесса, например, при использовании нового метода прицельного подавления репликации тех или иных компонентов комплиментарными олигодезоксинуклеотидами.

Второе направление глобального значения, рассматриваемое в настоящем докладе, - это угроза манипулирования психическим состоянием людей. Она слагается из двух проблем:
1) быстрое расширение средств прицельного воздействия на психический статус, разрабатываемых на основе молекулярно-биологических методов в сочетании с психофизиологией;
2) появление весьма длительно действующих и поэтому особенно коварных и опасных корректоров психического статуса.

Первая проблема представлена сейчас очень большим числом примеров, в частности, по индукции разных форм маниакально-депрессивных состояний, патологических страхов, состояний повышенной внушаемости.

Вторая проблема находится в стадии начального развития, но имеются вполне достоверные данные о возможности изменять поведение на многие месяцы и более с помощью кратковременных процедур активной иммунизации к эндогенным молекулярным детерминантам разных форм поведения. Имеются в виду определенные регуляторные пептиды в форме ковалентных конъюгатов с антигенами-носителями. Имеются экспериментальные данные исследований МГУ.

Трудности экспериментальной разработки особо выделенных в данном докладе направлений молекулярной биологии и генетики, сопряженных с обеспечением биобезопасности, очень велики и требуют вложения значительных средств. Поэтому желательно противостоять часто наблюдающимся тенденциям по "размазыванию" средств по другим, более привычным, традиционным, но менее актуальным направлениям.

<< cодержание

Сборник докладов I Российского симпозиума по биологической безопасности
Copyright © Комитет ученых за глобальную безопасность и нераспространение оружия массового поражения