Программа защиты от биологического оружия „BioShield“
«Protecting America» – «Защищая Америку» – такая табличка красовалась перед столом, за которым президент США Джордж Буш в торжественной обстановке подписал чуть более 3-х лет назад Закон о проекте «Bioshield», то есть «Биощит». Эта программа, направленная на создание эффективной защиты граждан страны от биологического терроризма, рассчитана на 10 лет и обеспечивает правительственную поддержку тем фармацевтическим компаниям, которые займутся разработкой диагностических тестов, вакцин и прочих препаратов против наиболее опасных инфекций вроде оспы или сибирской язвы, а также против бактериологических ядов. На реализацию программы было выделено 5,6 миллиарда долларов. Однако сегодня уже очевидно, что проект «Биощит-2004» не даёт тех результатов, на которые надеялись американский президент и американские конгрессмены – прежде всего, потому, что его авторы не учли специфику такой деятельности как разработка медицинских препаратов. Во-первых, 5,6 миллиарда долларов – сумма совершенно недостаточная, – считает Линн Клотц (Lynn Klotz), профессор Гарвардского университета, бывший вице-президент компании «BioTechnica International», а ныне сотрудник Вашингтонского центра по контролю над вооружениями и режимом нераспространения:
Пара сотен миллионов долларов за одноразовую поставку вакцины в Национальный стратегический арсенал – такой мелочью крупные концерны не интересуются. Они предпочитают инвестировать в разработку препаратов, которые приносят им миллиарды долларов – причём ежегодно, из года в год. А на вакцине против сибирской язвы или оспы много не заработаешь – это болезни пусть и очень опасные, но на сегодняшний день, к счастью, в повседневной жизни не встречающиеся. Другое дело – мелкие фирмы: для них защита от биотерроризма может потенциально представлять интерес в финансовом отношении.
Но реализовать этот потенциал трудно. Во всяком случае, до сих пор в рамках проекта «Биощит» было заключено всего 10 контрактов. Самый крупный достался калифорнийской фирме «VaxGen»: за 877 миллионов долларов она подрядилась изготовить 75 миллионов доз новой вакцины против сибирской язвы. Немалые деньги для компании, которая до той поры ещё никогда не доводила разработку какой-либо вакцины до стадии выхода на рынок. Поначалу всё шло по плану, но в середине 2006-го года Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами – это то подразделение в структуре Министерства здравоохранения и социальных служб США, которое осуществляет надзор за чистотой и безопасностью продуктов питания, лекарственных препаратов и косметических средств, – приостановило клинические испытания из-за сомнений в стабильности вакцины. Такого рода неудачи при разработке вакцин являются скорее правилом, нежели исключением, однако американская администрация предпочла в этой ситуации просто расторгнуть контракт с фирмой «VaxGen». Профессор Клотц говорит:
Закон о программе «Биощит» предписывал полную готовность продукта не позднее чем через 8 лет после подписания контракта. Это чрезвычайно короткий срок для разработки иммунопрепарата. Но чтобы заполучить этот контракт, фирма «VaxGen» составила столь сжатый график, что на ошибки и прочие проблемы запаса времени не оставалось. В результате фирма в предписанные сроки не уложилась.
Слишком жёсткие рамочные условия контрактов – это лишь одна причина неудач проекта «Биощит». Есть и другая – заказчик то и дело меняет свои требования к продукции. Компания «PharmAthene» разрабатывает антитела для терапии сибирской язвы. Всё было давно готово к началу клинических испытаний, но они постоянно откладывались, потому что соответствующие инстанции в администрации никак не могли решить, нужен ли им препарат в форме таблеток или в форме раствора для инъекций. А ведь оговорённые в законе и зафиксированные в контракте сроки никто не отменял! Впрочем, к счастью для компании «PharmAthene», вопрос в конце концов благополучно разрешился. Куда меньше повезло фирме «Hollis-Eden», разрабатывающей средство для терапии лучевой болезни. Сперва американские власти хотели закупить несколько миллионов доз препарата, потом сократили заказ до 100 тысяч штук, а затем и вовсе расторгли контракт и даже исключили всё это направление исследований из финансирования в рамках проекта «Биощит». Впрочем, справедливости ради надо отметить и отдельные успехи: так, за 16 миллионов долларов американская администрация закупила у британской компании «Acambis» 10 миллионов доз новой высокоэффективной вакцины против оспы. Однако конгресс США всё же счёл подобные успехи недостаточными, и в конце прошлого года был принят Закон о готовности к отражению пандемий и опасностей общего характера, получивший название «Биощит-2». Этот новый проект позволяет администрации США не только закупать готовые медикаменты, но и оказывать финансовую поддержку компаниям ещё на стадии их разработки. Есть и второе новшество – по мнению профессора Клотца, даже ещё более важное:
Проект «Биощит» 2004-го года предусматривал закупки только таких препаратов, которые направлены исключительно против биологического оружия – возбудителей сибирской язвы, оспы и тому подобных патогенов. В обычных условиях от таких медикаментов проку мало. Между тем, в системе здравоохранения постоянно приходится иметь дело с опасными патогенами, борьба с которыми – задача гораздо более актуальная, чем отражение сугубо гипотетической атаки биотеррористов. Нам нужны медикаменты против многих возбудителей, и в рамках проекта «Биощит-2006» финансирование таких работ становится вполне реальным.
В частности, предполагается форсировать разработку новых антибиотиков широкого спектра действия, а также создание системы фильтрации крови, которая позволяла бы очищать её сразу от целого ряда патогенов. Все эти цели представляются вполне разумными. Но успех проекта будет зависеть ещё и от того, готовы ли соответствующие ведомства продемонстрировать новые подходы к организации работы, к практике заключения контрактов. Иначе мы станем свидетелями очередного провала полезного начинания.
Между тем, микробиологи и медики продолжают свои изыскания, даже если они не имеют никакого отношения к отражению атак биотеррористов и, соответственно, не финансируются из госбюджета. В частности, группе учёных Калифорнийского университета в городе Дейвисе под руководством профессора Арона Бролта (Aaron Brault), похоже, удалось разгадать загадку вируса Западного Нила, вызывающего одноимённую лихорадку. Дело в том, что этот вирус годами и даже десятилетиями может вести себя незаметно, а затем вдруг давать эпидемическую вспышку заболевания – вроде той, что охватила сегодня США и Канаду. Причина столь странного эффекта долгое время оставалась непонятной, хотя само по себе заболевание известно уже давно. Оно выражается в высокой температуре, болях в мышцах и суставах, тошноте и прочих симптомах, напоминающих грипп. Иногда болезнь поражает нервную систему и переходит в энцефалит, а в наиболее тяжёлых случаях приводит к смерти пациента. Скорее всего, именно от лихорадки Западного Нила, а не от малярии, как принято считать, умер Александр Македонский. Во всяком случае, древнегреческий историк Плутарх во 2-м веке до нашей эры писал, что смерти великого полководца предшествовало мрачное предзнаменование: с неба стали падать мёртвые вороны. Между тем, хотя вирус Западного Нила распространяется насекомыми – комарами рода Кулекс (Culex), – основным резервуаром патогена являются птицы – прежде всего, представители семейства вороновых. И именно исследования на птицах позволили теперь Арону Бролту и его коллегам обнаружить в геноме вируса одну мутацию, которая играет ключевую роль в скорости его размножения. Профессор Бролт говорит:
После мутации вирус размножается в птицах значительно быстрее, чем до мутации. Это приводит к тому, что он поражает гораздо большее количество комаров. А чем больше комаров являются переносчиками вируса, тем выше вероятность инфицирования людей.
Это открытие касается не только нынешней эпидемии в Северной Америке. Та же самая мутация имела место и прежде, – подчёркивает профессор:
Если обратиться к последним массовым вспышкам заболевания – в 50-е годы в Египте, в 90-е годы в Румынии и России, а теперь вот в Израиле, США и Канаде, – то нельзя не заметить, что вызвавшему их вирусу присуща одна и та же мутация.
Эта самая мутация приводит к тому, что фермент геликаза, который вырабатывается поражёнными вирусом клетками организма-хозяина, обретает повышенную активность, и размножение вирусов идёт быстрее. Особенно это касается размножения вируса в птицах. В США функцию резервуара вируса выполняют вороны, и там всё чаше находят мёртвых ворон. То, что во всём виновата мутация гена, кодирующего геликазу, калифорнийские учёные доказали одним простым экспериментом:
Мы можем взять вирус, размножающийся в организме птиц очень медленно. Если искусственно произвести в этом вирусе ту мутацию, что свойственна американскому штамму, то скорость размножения такого модифицированного вируса увеличивается в сотни тысяч раз.
Учёные твёрдо верят, что их открытие не останется вкладом в изучение фундаментальных закономерностей возникновения эпидемий лихорадки Западного Нила, а послужит основой для разработки новых медикаментов. Например, препаратов, блокирующих высокоактивную геликазу в организме инфицированного человека. Но самым эффективным представляется упор на борьбу с распространением патогена в популяциях птиц. Если эта борьба увенчается успехом, то возникающие пока время от времени эпидемии лихорадки Западного Нила уйдут в прошлое. По крайней мере, в рамках проекта «Биощит» ими заниматься уж точно не придётся.
А вот про искусственно синтезированные микроорганизмы этого никак не скажешь. Работая над созданием таких бактерий, учёные преследуют благие цели, но не воспользуются ли плодами их трудов террористы? Впрочем, об этой угрозе говорить пока рано. До самого недавнего времени биологи либо ограничивались ролью пассивных наблюдателей, либо вынуждены были грубо вмешиваться в ход биологических процессов, чтобы попытаться хотя бы в общих чертах постичь механизмы и законы, управляющие жизнью. Но несколько лет заявила о себе так называемая синтетическая биология. Речь идёт о проектировании и построении новых, не существующих в природе живых организмов. Это не генная инженерия, которая специализируется на межвидовом переносе отдельных фрагментов наследственного материала, а именно конструирование и сборка, словно из деталей конструктора, новых биологических систем. Знаменитый американский исследователь Крейг Вентер (Craig Venter), один из тех учёных, что стояли у истоков расшифровки генома человека, недавно объявил о том, что сотрудникам его института удалось заменить полный набор генов одной бактерии геномом другой бактерии – хоть и родственного, но всё же другого вида. Опыты проводились с бактериями Mycoplasma mycoides и Mycoplasma capricolum. В результате этой процедуры бактерия-реципиент стала принадлежать к другому биологическому виду. По словам руководителя проекта – Джона Гласса (John Glass), – это не только ещё один успех синтетической биологии как науки, но и очередной шаг на пути к созданию новых микроорганизмов с заранее заданными свойствами. Крейг Вентер надеется, что со временем ему удастся путём внедрения в бактерии строго определённого набора генов заставить их выполнять те или иные нужные человеку функции. Инженер-технолог Свен Панке (Sven Panke) из Швейцарской высшей технической школы в Цюрихе говорит:
Пока это, правда, довольно отдалённая перспектива, но уже ясно, что ему понадобится своего рода шасси, некая платформа, на которой он сможет монтировать те или иные компоненты, биологические узлы и агрегаты. Это позволит ему создавать новые функции, новые регулирующие цепи и, в конечном счёте, получить бактерию, обладающую определённым набором свойств в точном соответствии с его представлениями.
Такая бактерия сможет, например, синтезировать определённые белки или расщеплять нефть. Или производить водород за счёт энергии солнечного излучения, причём гораздо эффективнее, чем это имеет место в природе. Представления учёных, работающих в области синтетической биологии, и даже используемая ими терминология нередко заставляют вспомнить об инженерном проектировании, и это неслучайно, поскольку образцом для них служат методы и приёмы промышленного производства. С той лишь разницей, что собрать, скажем, самолёт, состоящий из сотен тысяч частей, всё же несравненно легче, чем живой микроорганизм, поскольку реакция даже самой элементарной биосистемы на то или иное воздействие почти непредсказуема, – говорит Свен Панке:
Тысячи частиц, из которых многие взаимодействуют между собой. Если какие-то компоненты удалить, часто происходят забавные, а главное –совершенно неожиданные вещи. В этом и состоит сегодня наша задача – попытаться спроектировать биосистемы так, чтобы их можно было собирать из отдельных модулей.
Пока же Свен Панке занят тем, что пытается заменить химические методы производства ряда субстанций биологическими, используя определённые наборы ферментов:
Мы пытаемся производить сложные органические молекулы, например, олигосахариды, состоящие из полутора-двух десятков моносахаридов. Сегодня для получения таких молекул метод ферментации практически никогда не используется. Мы же пытаемся заставить выполнять эту работу живые клетки.
Нужные для этого ферменты уже получены и изолированы. Но о том, чтобы просто загрузить их все разом в биореактор и получить на выходе нужный продукт, можно только мечтать, – говорит Свен Панке:
Если я смешаю десять ферментов, это вовсе не означает, что они будут действовать так же, как действовали по отдельности. Тут имеет место множество эффектов: продукт одной реакции нейтрализует фермент, необходимый для следующей реакции, или, наоборот, ускоряет третью реакцию.
Так что до создания искусственного микроорганизма, да ещё с заданными свойствами, пока далеко. Тем более что до сих пор нет ответа и на такой принципиально важный вопрос: каков вообще минимальный набор генов, необходимый для жизни? Ведь учёные намерены получать скроенные по заказу бактерии, именно дополняя нужными генами этот базовый набор.