Титан вирусологии. Как создавались первые вакцины в Казахстане
Полиомиелит. Это страшное заболевание, о котором почти забыли современные люди. Но еще в 1950-х годах люди боялись страшных увечий, которые можно было получить просто вовремя не помыв руки. Вирус передается проникает в организм человека через рот (немытые руки, предметы обихода, заражённые продукты питания и вода), заразиться можно при тесном общении с заболевшим человеком или бессимптомным носителем вируса полиомиелита; реже от человека к человеку воздушно-капельным и воздушно-пылевым путем.
Мы расскажем о научном пути титана вирусологии — Ахматуллиной Назиры Бадретдиновной, именно благодаря ее труду и неумной энергии эта страшная болезнь больше не является бичем казахстанских детей. Свои первые медицинские знания она получила в нынешнем КазНМУ — окончив в 1954 году Алма-Атинский медицинский институт.
У истоков вакцины
Сейчас против полиомиелита ставится еще в первый год жизни человека. Но когда-то в Советском Казахстане родители опускали руки, понимая, что жизнь их детей может быть погублена навсегда, даже при своевременной медицинской помощи. Первая небольшая лаборатория вирусологии в Алма-Ате была открыта в 1955 году. Даже в США в это время полимелит был страшной болезнью, и, несмотря на все противоречия между странами, советские и американские ученые совместно работали над спасением детей от опасной инфекции.
В это время будущая легенда казахстанской вирусологии Назира Ахматуллина делала первые шаги в медицине и была аспирантом в составе первой в стране лаборатории, открытой в 1955 году при Институте Краевой патологии АН Каз.ССР, Лаборатория была создана для решения фундаментальных задач вирусологии, руководителем назначен д.м.н. Х.Ж.Жуматов, изучавший ранее некоторые проблемы общей вирусологии в г. Ленинграде.
Ахматуллина предложила начать работу с разработки метода выделения из организма больных детей вируса полиомиелита. Возглавлявший борьбу с полиомиелитом профессор Михаил Чумаков, к тому времени уже выделивший вирус клещевого энцефалита и спасший миллионы жизней, одобрил план молодой казахстанской ученой.
К чести исполнителей, многие трудности были преодолены по ходу работы.
“После долгих экспериментальных поисков удалось добиться размножения клеток эмбриона человека, собираемых при медицинском аборте, в конструированной питательной среде. Среда состояла из стерильных смесей амниотической жидкости беременных коров и сыворотки крупного рогатого скота или лошадей. Оптимальные их концентрации устанавливались экспериментально. Метод оказался пригодным для выделения вируса полиомиелита in vitro и составил основу проведения всех вирусологических и серологических исследований», — вспоминает те годы ученая.
Как изучали вирус полиомиелита
В целях выделения вируса Н.Б.Ахматуллина исследовала 1297 проб кала и 719 проб крови от четырех групп детей: а) больных, б) переболевших, в) поступивших в стационар с подозрением на полиомиелит, г) находившихся в контакте с больными. При этом, каждый материал анализирован дважды: 1) для обнаружения цитопатогенного агента(вируса); 2) установления его типовой принадлежности. Выделены 212 штаммов, из которых 194 отнесены к 1-типу полиовирусов. Частота выделяемости вируса находилась в строгой зависимости от групповой принадлежности обследованных детей. Сбор и доставку материала проводили эпидемиологи, руководимые К.А.Костиной, директором Казахского Института эпидемиологии микробиологии и гигиены(КИЭМГ).
В те же годы в Москве было создано первое в мире производство вакцины от полиомиелита под руководством Чумакова. В 1958—1959 годах он организовал первое в мире производство и клинические испытания живой полиомиелитной вакцины, изготовленной из аттенуированных штаммов американского ученого Сэйбина.
В то же время в Казахстане Ахматуллина проводила изучение влияния вакцины на детей.
«2599 детей было обследовано в связи с массовой пероральной иммунизацией живой вакциной. Здесь проводился сравнительный анализ заболеваемости среди привитых и не привитых, что приводило к увеличению объема работы уже в четыре раза. Несомненным доказательством высокой иммуногенной активности испытуемой вакцины явилось обнаружение у 95,9% привитых антител к 1-му, этиологически важному, типу вируса. По оценке эффективности испытываемой вакцины исполнители Программы были единодушны, что убедило многих. Первыми откликнулись представители Японии, заявив о покупке большой партии вакцины. Это послужило началом широкого распространения вакцины и, тем самым, повсеместной ликвидации полиомиелита среди детей”, — делится Назира Ахматуллина.
Новый враг — вирус гриппа
Внеся свой вклад в спасение детей от полиомиелита Ахматуллина приступила к фундаментальным исследованиям — генетике вирусов, развитие которой тесно переплеталось с новой синтетической наукой — молекулярной биологией, возникшей на стыке биохимии, цитологии и общей генетики. Объектом всех исследований был избран вирус гриппа, оказавшийся удобной моделью для изучения элементарных проявлений жизни.
Ахматуллина одной из первых в мире изучила развитие вируса гриппа и то, как он поражает органы человека. Исследования проводили на эмбрионах курицы. Проведя наблюдение, Ахматуллина сделала вывод, что вирус поражает ядра клеток. Позже биохимики выявили в ядрах зараженных клеток вирусиндуцированный рибонуклеопротеид и подтвердили заявление Н.Б.Ахматуллиной. Тогда же ученики Н.Б.Ахматуллиной провели совместно с лабораторией проф. А.Г.Букринской (Институт вирусологии имени Д.И. Ивановского, Москва) изучение физико-химических и биологических свойств этой структуры, ставшей теперь общеизвестной как вирус-специфический РНК- синтезирующий комплекс. Это позволило сделать значительный вклад в развитие будущих вакцин, в том числе и от коронавируса.
Ветеран генетической науки
Ахматуллина Н.Б. является ветераном и генетической науки Казахстана. Исследования основ взаимодействия вирусов с клеткой создали предпосылки к изучению мутагенеза, а далее и генетики вирусов. В 1973 году по профилю научных работ Н.Б.Ахматуллиной открыта первая в Казахстане лаборатория генетики вирусов. Тогда и начался второй период научной деятельности Ахматуллиной Н.Б, ориентированный на изучение мутационного процесса у вирусов. Ученым надо было понять, как влияют различные вещества на мутацию вирусов.
“Я впервые изучила действие большого диапазона (от 0,001 до 20 мг/мл) доз многих химических мутагенов: этиленимина, нитрозометилмочевины, нитрозоэтилмочевины, 1,4-бис-диазоацетилбутана, диметилсульфата и др. Установлено, что в зависимости от условий воздействия эти соединения оказывают принципиально различные эффекты. Получены первые экспериментальные доказательства, что в сверхмалых “не мутагенных” дозах они стимулируют рост и размножение микроорганизмов и вирусов, а также снижают инактивирующее и мутагенное действия, регистрируемые по многим генетическим их признакам.
В результате мы смогли создавать высокие урожаи вирусов и микроорганизмов, и защитили нашу находку двумя авторскими свидетельствами на изобретение. Изучение эффектов малых доз включает также анализ их участия в мутагенезе и репарации повреждений генома вирусов, бактерий и культур клеток некоторых животных. На большом фактическом материале было показано, что предварительная обработка вирусов и бактерий малыми дозами химических мутагенов существенно снижает частоту мутаций. Эффект снижения частоты мутаций наблюдается и в случае подобных обработок клеток до заражения вирусом, подвергавшимся действию больших доз различных мутагенов”, — делится своими находками ученая.
Проводимые в лаборатории исследования позволили, в результате, превратить ее в общегенетическую лабораторию и сделать одной из основных баз при организации в 1995г нового Института общей генетики и цитологии НАН РК.
Ахматуллина создала целую школу генетиков, объединяющую творческие интересы двух лабораторий — экспериментального мутагенеза и генетического мониторинга, и начала, тем самым, третий период своей научной деятельности. Именно тогда удалось получить ряд основополагающих данных по анализу воздействия радиационных, химических и биогенных мутагенов; изучению путей модификации мутационного процесса у вирусов, микроорганизмов и клеток эукариот; определению мутагенного потенциала РНК-содержащих “не онкогенных’* вирусов; разработке подходов к получению направленных мутаций у вирусов. Развернуты так же широкие исследования отдаленных генетических эффектов, оказываемых радиационными и химическими загрязнителями окружающей среды на человека в условиях как in vivo, так и in vitro.
На территории Казахстана основными источниками неблагоприятных факторов среды, бесспорно оставляющими отдаленный след, являются многолетние испытания ядерного вооружения, Аральская катастрофа, широкое использование химических пестицидов в сельском хозяйстве и оставшиеся без надзора крупные хвостохранилища ураноперерабатывающих предприятий (например, бессточное озеро Кошкар-Ата у п. Кора Мангистауской области). По расчетам американских ученых жители региона Семипалатинского испытательного полигона получили пожизненные кумулятивные дозы порядка 0.8- 2 зв. генетических эффектов.
Помощь жертвам ядерных испытаний
Под руководством Ахматуллиной ученые изучили большую группу жителей региона Семипалатинского испытательного полигона и Приаралья.
Цитогенетические обследования 220 жителей региона СИП выявили значительные колебания (от 0 до 8,5%) индивидуальных частот хромосомных аберраций. Частота нарушений у 76 человек не превышала общепопуляционного уровня (2%) для Казахстана, у 124 — соответствовала повышенному (от 2 до 5%) и у 20 — высокому (от 5% и выше) уровням. В общей сложности у более половины обследованных (144 человек) частота хромосомных аберраций превышала спонтанный уровень в 2-4 раза.
Таким образом специалисты пытались понять, в течение какого времени ядерные испытания продолжают оказывать последствия на жизнь местного населения. Было установлено снижение хромосомных аберраций в пролонгированных исследованиях (с 1993г. по 1998г.). В начале наиболее представительными были группы, носящие от 2 до 5% и от 5% и выше аберраций хромосом. К последнему году исследований значительно возросла численность первой группы (61%) и, напротив, заметно снизилась у групп, отличающихся повышенными и высокими (38%) показателями повреждений хромосом. За этот период не просто снизилась частота хромосомных нарушений, но кардинально изменилось соотношение основных его типов. Так, в 1993-1995 г.г. частота аберраций хромосомного типа составляла 2,9-2,2%, а хроматидного — 1,6-1,5%, соответственно по двум указанным районам. К 1996-1998 г.г. первый показатель снизился до 1,8-0,5%, а второй остался почти на том же уровне. В результате произошло некоторое приближение к отклонениям, характерным для спонтанных генетических повреждений.
Аральская катастрофа
Весьма неблагоприятная обстановка сложилась и в Приаралье. Аральская катастрофа — одна из крупнейших экологических катастроф планеты — привела к необратимым процессам деградации окружающей природной среды, обратившейся трагедией для всего региона. Одной из слагающих этой трагедии считалось ожидание негативного влияния резкого обмеления моря на здоровье жителей региона. Опасение исходило из того, что с обнаженной части дна моря высвобождаются соле-пылевые частицы, содержащие опасные химические токсические вещества, которые в последующем распространяются по окружающей среде, загрязняя воздух, почву и воду.
В 2002 г. кафедрой педиатрии КазГМУ (рук З.Х. Мажитова) и (лабораторией генетикой вирусов (рук Н.Б. Ахматуллина) была разработана «Программа комплексного обследования здоровья детей Приаралья». Обследовано 1138 детей в возрасте от 3 до 16 лет. Обратило, прежде всего, внимание высокие показатели хронической соматической патологии, носящей зачастую сочетанный характер. К факторам риска их формирования можно относить высокие концентрации железа, йода, урана и особенно хлорорганических пестицидов в питьевой воде, включая водопроводную; существенное повышение содержания кальция, криптона, стронция, гафния и урана в почве и тяжелых микроэлементов, сульфатов и нитратов в аэрозолях. Сочетанные формы хронической патологии развивались на фоне вторичного иммунодефицитного состояния с выраженным снижением Т- клеток, уменьшением объема основных субпопуляций лимфоцитов, увеличением числа В-лимфоцитов и гиперглобулинемией IgG и IgA.
Часть клинически обследованных детей подверглась различным цитогенетическим анализам. Обнаружено статистически достоверное повышение хромосомных аберраций, превышающее в 2 раза аналогичные показатели в группе сравнения. Анализ спектра хромосомных аберраций показал преимущественное содержание аберраций хроматидного типа, маркеров действия химических генотоксических факторов. Они были представлены в основном одиночными фрагментами. Однако в отдельных населенных пунктах выявились достаточно высокие значения аберраций хромосомного типа (0,08% -дицентриков и 0,15%- транслокаций), которые в норме обычно не обнаруживаются. Установленная частота хромосомных аберраций положительно коррелировала с изменениями характера репликации гена р53, а именно повышением числа 80-клеток, определяемых методом Р18Н, и ослаблением репаративной активности клеток, выраженным снижением индукции внепланового синтеза ДНК.
“Все эти данные исполнители программы склонны связывать с индукцией нестабильности генома у детей Приаралья и указали, что они нуждаются в обязательном прохождении курса реабилитационных мероприятий”, — заключает специалист.
Назира Бадретдиновна Ахматуллина родилась 9 ноября 1930 г. в г. Степняке Акмолинской области. Окончила в г. Акмолинске Казахскую среднюю школу с медалью (1948), Алма-Атинский медицинский институт (1954) и аспирантуру Института микробиологии и вирусологии АН Каз.ССР (1958). Она кандидат медицинских (1963) и доктор биологических наук (1985), избрана член- корреспондентом (1989) и академиком (2004) Национальной Академии наук Казахстана, ее имя занесено в Золотую Книгу Почета Республики (1981). Она состояла членом Международной Ассоциации врачей (1999), Европейского Союза онкологов (Е8МО, Бельгия), Международного Совета по радиобиологии (Москва, РАН), Специализированного Ученого Совета биологического факультета по защите докторских диссертаций. Ею опубликованы более 300 научных статей в республиканских, союзных и международных изданиях, 1 брошюра (на казахском языке), получено 11 авторских свидетельств, издано 11 монографий, за одну из которых в 1974 г. она удостоена звания Лауреата Государственной премии по науке и технике Казахстана. Ахматуллиной Н.Б. подготовлены 13 кандидатов и докторов наук. Результаты ее научных поисков докладывались на международных форумах, проходивших в России, Латвии, Молдавии, Канаде, Швеции, Италии, Испании, Португалии, Австрии, Франции, Китае, Турции, Греции, Бельгии, и публиковались в трудах этих форумов.
Ученый высокой эрудиции, принципиальный исследователь, организатор и популяризатор науки. Научные интересы неутомимой Назиры Бадретдиновны не ограничиваются направлениями, включенными в приведенный выше краткий обзор ее деятельности. Ей принадлежат ряд поисковых работ по выявлению антивирусных и антимутагенных соединений растительного происхождения и унитиолатных комплексов некоторых тяжелых металлов. Она провела также предварительные обследования небольших групп больных эпилепсией, глаукомой, бесплодием и отдельными формами рака, готовилась, тем самым, связывать новый, четвертый, этап своих научных изысканий с изучением генетических основ наследуемых и условно-наследуемых заболеваний человека. Но это, по-видимому, будет продолжено молодыми.
