– высококонтагиозная бактериальная инфекция с множественными путями передачи и эпидемическим распространением, протекающая с лихорадочно-интоксикационным синдромом, поражением лимфоузлов, легких и кожи. Клиническому течению различных форм чумы свойственна высокая лихорадка, тяжелая интоксикация, возбуждение, мучительная жажда, рвота, регионарный лимфаденит, геморрагическая сыпь, ДВС-синдром, а также свои специфические симптомы (некротические язвы, чумные бубоны, ИТШ, кровохарканье). Диагностика чумы осуществляется лабораторными методами (бакпосев, ИФА, РНГА, ПЦР). Лечение проводится в условиях строгой изоляции: показаны тетрациклиновые антибиотики, дезинтоксикация, патогенетическая и симптоматическая терапия.

МКБ-10

A20

Общие сведения

Чума представляет собой острое инфекционное заболевание, передающееся преимущественно по трансмиссивному механизму, проявляющееся воспалением лимфоузлов, легких, других органов, имеющим серозно-геморрагический характер, либо протекающее в септической форме. Чума относится к группе особо опасных инфекций.

Чума относится к группе особо опасных инфекций. В прошлом пандемии «черной смерти», как называли чуму, уносили миллионы человеческих жизней. В истории описаны три глобальных вспышки чумы: в VI в. в Восточной Римской империи («юстинианова чума»); в XIV в. в Крыму, Средиземноморье и Западной Европе; в к. XIX в. в Гонконге. В настоящее время благодаря разработке эффективных противоэпидемических мероприятий и противочумной вакцины регистрируются лишь спорадические случаи инфекции в природных очагах. В России к эндемичным по чуме районам относятся Прикаспийская низменность, Ставрополье, Восточный Урал, Алтай и Забайкалье.

Характеристика возбудителя

Yersinia pestis представляет собой неподвижную факультативно-анаэробную грамотрицательную палочковидную бактерию из рода энтеробактерий. Чумная палочка может длительно сохранять жизнеспособность в отделяемом больных людей, трупах (в бубонном гное иерсинии живут до 20-30 дней, в трупах людей и павших животных – до 60 дней), переносит замораживание. К факторам внешней среды (солнечные лучи, атмосферный кислород, нагревание, изменение кислотности среды, дезинфекция) эта бактерия довольно чувствительна.

Резервуар и источник чумы – дикие грызуны (сурки, полевки, песчанки, пищухи). В различных природных очагах резервуаром могут служить разные виды грызунов, в городских условиях – преимущественно крысы. Резистентные к человеческой чуме собаки могут служить источником возбудителя для блох. В редких случаях (при легочной форме чумы, либо при непосредственном соприкосновении с бубонным гноем) источником инфекции может стать человек, блохи также могут получать возбудителя от больных септической формой чумы. Нередко заражение происходит непосредственно от чумных трупов.

Чума передается при помощи разнообразных механизмов, ведущее место среди которых занимает трансмиссивный. Переносчиками возбудителя чумы являются блохи и клещи некоторых видов. Блохи заражают животных, которые переносят возбудителя с миграцией, распространяя также блох. Люди заражаются при втирании в кожу при расчесах экскрементов блох. Насекомые сохраняют заразность около 7 недель (имеются данные о контагиозности блох на протяжении года).

Заражение чумой также может происходить контактным путем (через поврежденные кожные покровы при взаимодействии с мертвым животными, разделке туш, заготовке шкур и др.), алиментарно (при употреблении мяса больных животных в пищу).

Люди обладают абсолютной естественной восприимчивостью к инфекции, заболевание развивается при заражении любым путем и в любом возрасте. Постинфекционный иммунитет относительный, от повторного заражения не защищает, однако повторные случаи чумы обычно протекают в более легкой форме.

Классификация чумы

Чума классифицируется по клиническим формам в зависимости от преимущественной симптоматики. Различают локальные, генерализованные и внешнедиссеминированные формы. Локальная чума подразделяется на кожную, бубонную и кожно-бубонную, генерализованная чума бывает первично- и вторично-септической, внешнедиссеминированная форма подразделяется на первично- и вторично- легочную , а также – кишечную.

Симптомы чумы

Инкубационный период чумы в среднем занимает около 3-6 суток (максимально до 9 дней). При массовых эпидемиях или в случае генерализованных форм инкубационный период может укорачиваться до одного – двух дней. Начало заболевания острое, характеризуется быстрым развитием лихорадки, сопровождающейся потрясающим ознобом, выраженным интоксикационным синдромом.

Больные могут жаловаться на боль в мышцах, суставах, крестцовой области. Появляется рвота (часто – с кровью), жажда (мучительная). С первых же часов больные пребывают в возбужденном состоянии, могут отмечаться расстройства восприятия (бред, галлюцинации). Нарушается координация, теряется внятность речи. Заметно реже возникают вялость и апатия, больные ослабевают вплоть до невозможности подняться с постели.

Лицо больных одутловато, гиперемировано, склеры инъецированы. При тяжелом течении отмечаются геморрагические высыпания. Характерным признаком чумы является «меловой язык» - сухой, утолщенный, густо покрытый ярким белым налетом. Физикальное обследование показывает выраженную тахикардию , прогрессирующую артериальную гипотензию , одышку и олигурию (вплоть до анурии). В начальный период чумы эта симптоматическая картина отмечается при всех клинических формах чумы.

Кожная форма проявляется в виде карбункула в области внедрения возбудителя. Карбункул прогрессирует, проходя последовательно следующие стадии: сначала на гиперемированной, отечной коже образуется пустула (выражено болезненная, наполнена геморрагическим содержимым), которая после вскрытия оставляет язву с приподнятыми краями и желтоватым дном. Язва склонна увеличиваться. Вскоре в ее центра образуется некротический черный струп, быстро заполняющий все дно язвы. После отторжения струпа карбункул заживает, оставляя грубый рубец .

Бубонная форма является наиболее распространенной формой чумы. Бубонами называют специфически измененные лимфатические узлы. Таким образом, при этой форме инфекции преимущественным клиническим проявлением выступает регионарный в отношении области внедрения возбудителя гнойный лимфаденит . Бубоны, как правило, единичны, в некоторых случаях могут быть множественными. Первоначально в области лимфоузла отмечается болезненность, спустя 1-2 дня при пальпации обнаруживаются увеличенные болезненные лимфатические узлы, сначала плотные, при прогрессировании процесса размягчающиеся до тестообразной консистенции, сливаясь в единый спаянный с окружающими тканями конгломерат. Дальнейшее течение бубона может вести как к его самостоятельному рассасыванию, так и к формированию язвы, области склерозирования или некроза. Разгар заболевания продолжается с течение недели, затем наступает период реконвалесценции, и клиническая симптоматика постепенно стихает.

Кожно-бубонная форма характеризуется сочетанием кожных проявлений с лимфаденопатией. Локальные формы чумы могут прогрессировать во вторично-септическую и вторично-легочную форму. Клиническое течение этих форм не отличается от их первичных аналогов.

Первично-септическая форма развивается молниеносно, после укороченной инкубации (1-2 дня), характеризуется быстрым нарастанием тяжелой интоксикации, выраженным геморрагическим синдромом (многочисленными геморрагиями в кожных покровах, слизистых оболочках, конъюнктиве, кишечными и почечными кровотечениями), скорым развитием инфекционно-токсического шока. Септическая форма чумы без должной своевременной медицинской помощи заканчивается смертью.

Первично-лёгочная форма возникает в случае аэрогенного пути заражения, инкубационный период при этом также сокращается, может составлять несколько часов или продолжаться о двух дней. Начало острое, характерное для всех форм чумы – нарастающая интоксикация, лихорадка. Легочная симптоматика проявляется ко второму – третьему дню заболевания: отмечается сильный изнуряющий кашель, сначала с прозрачной стекловидной, позднее - с пенистой кровянистой мокротой, имеет место боль в груди, затруднение дыхания. Прогрессирующая интоксикация способствует развитию острой сердечно-сосудистой недостаточности . Исходом этого состояния может стать сопор и последующая кома .

Кишечная форма характеризуется интенсивными резкими болями в животе при тяжелой общей интоксикации и лихорадке, вскоре присоединяется частая рвота, диарея . Стул обильный, с примесями слизи и крови. Нередко – тенезмы (мучительные позывы к дефекации). Учитывая широкое распространение других кишечных инфекций, в настоящее время так и не решен вопрос: является ли кишечная чума самостоятельной формой заболевания, развившейся в результате попадания микроорганизмов в кишечник, или она связана с активизацией кишечной флоры.

Диагностика чумы

Ввиду особой опасности инфекции и крайне высокой восприимчивости к микроорганизму, выделение возбудителя производится в условиях специально оборудованных лабораторий. Забор материала производят из бубонов, карбункулов, язв, мокроты и слизи из ротоглотки. Возможно выделение возбудителя из крови. Специфическую бактериологическую диагностику производят для подтверждения клинического диагноза, либо, при продолжительной интенсивной лихорадке у больных, в эпидемиологическом очаге.

Серологическая диагностика чумы может производиться с помощью РНГА, ИФА, РНАТ, РНАГ и РТПГА. Возможно выделение ДНК чумной палочки с помощью ПЦР. Неспецифические методы диагностики - анализ крови, мочи (отмечается картина острого бактериального поражения), при легочной форме - рентгенография легких (отмечаются признаки пневмонии).

Лечение чумы

Лечение производится в специализированных инфекционных отделениях стационара, в условиях строгой изоляции. Этиотропная терапия проводится антибактериальными средствами в соответствии с клинической формой заболевания. Продолжительность курса занимает 7-10 дней.

При кожной форме назначают ко-тримоксазол, при бубонной – внутривенно хлорамфеникол со стрептомицином. Можно также применять антибиотики тетрациклинового ряда. Тетрациклином или доксициклином дополняется комплекс хлорамфеникола со стрептомицином при чумной пневмонии и сепсисе.

Неспецифическая терапия включает комплекс дезинтоксикационных мероприятий (внутривенная инфузия солевых р-ров, декстрана, альбумина, плазмы) в сочетании с форсированием диуреза, средства, способствующие улучшению микроциркуляции (пентоксифиллин). При необходимости назначаются сердечно-сосудистые, бронхолитические средства, жаропонижающие препараты.

Прогноз при чуме

В настоящее время в условиях современных стационаров при применении антибактериальных средств смертность от чумы довольно низка – не боле 5-10%. Ранняя медицинская помощь, предотвращение генерализации способствуют выздоровлению без выраженных последствий. В редких случаях развивается скоротечный чумной сепсис (молниеносная форма чумы), плохо поддающийся диагностированию и терапии, нередко заканчивающийся скорым летальным исходом.

Профилактика чумы

В настоящее время в развитых странах инфекция практически отсутствует, поэтому основные профилактические мероприятия направлены на исключение завоза возбудителя из эпидемиологически опасных регионов и санацию природных очагов. Специфическая профилактика заключается в вакцинации живой чумной вакциной , производится населению в районах с неблагоприятной эпидемиологической обстановкой (распространенность чумы среди грызунов, случаи заражения домашних животных) и лицам, отправляющимся в регионы с повышенной опасностью заражения.

Выявления больного чумой является показанием к принятию срочных мер по его изолированию. При вынужденных контактах с больными используют средства индивидуальной профилактики – противочумные костюмы. Контактные лица наблюдаются в течение 6 дней, в случае контакта с больным легочной формой чумы производится профилактическая антибиотикотерапия. Выписка больных из стационара производится не ранее 4 недель после клинического выздоровления и отрицательных тестов на бактериовыделительство (при легочной форме – после 6 недель).

Чума – смертельно-опасная болезнь, не имеющая возрастных и половых различий. Она имеет множественное число путей инфицирования и характеризуется тяжелейшими симптомами. Переносчиком инфекции являются черные крысы. Не зря чума имеет такое народное название - Черная Смерть. В 13 – 16 веках чума за 300 лет своего нашествия только в Европе забрала жизнь 25 миллионов людей. Лечение от чумы долгое время было не эффективным, смертность достигала 99 - 100%.

Краткий экскурс в историю

Истории не известно ни одной болезни, забравшей больше людских жизней, чем черная смерть – чума. Официально зафиксированы 3 крупнейшие пандемии чумы.

Впервые черная смерть упоминается в исторических документах, датированных 1334 годом. Чума была зафиксирована на юге и востоке Китая, в Индии и Туркестане. Далее инфекция охватила территорию, где сейчас расположены Ливия, Египет и Сирия. К концу 1348 года болезнь сразила население Италии. В этой стране она особо свирепствовала, никакое лечение не давало результатов. В некоторых документах первую пандемию чумы называют "флорентийской чумой". Ни доктора, ни церковные служители не могли помочь отчаявшемуся населению. Черная смерть разожгла антисемитическое движение против еврейского населения. Многие считали, что это из-за евреев пришло наказание свыше. Расправа с евреями в 13 веке достигла особого размаха – в 3 городах Франции были убиты все еврейские поселения.

До конца правления Юстиниана длилось второе нашествие чумы. Поэтому в 16 веке черная смерть получила такое название - "юстинианская пандемия" В этот период был установлен карантин для прибывших в порты кораблей. Они должны были отстояться в порту 40 дней. Это снизило распространение чумы по городам, но лечение болезни до сих пор было безрезультатным. Нередко на кораблях, которые находились на карантине, вообще не оставалось живых людей – чума убивала всех. Было замечено, что после Лондонского пожара чума отступила. Города, где господствовала черная смерть, начали сжигать. Лечение против чумы было найдено лишь в 1666 году. Но мало кто обратил внимание, что настоящим оружием против чумы стали мыло и вода.

Восприимчивость к болезни очень высокая – половых и возрастных ограничений черная смерть не имеет. Чума относится к природно-очаговым инфекциям. Природные зоны чумы существуют на всех континентах. Их нет только в Австралии. Так, например, на территории Российской Федерации насчитывается 12 опасных зон, где есть очаги чумы.

Помимо территориальных зон также выделяют более узкие синантропные зоны:

• городские очаги
• портовые очаги
• корабельные очаги

Источниками и хранителями инфекции считаются грызуны, а переносчиками – блохи, сохраняющие свою заразность до 12 месяцев. Чумная инфекция находится и размножается в пищеварительной трубке блохи. В передней части блохи образуется пробка с большим количеством чумных микробов – чумной блок. Вот как происходит заражение крысы чумой:

• блоха кусает грызуна
• с чумного блока смываются бактерии
• с обратным током крови бактерия передается в кровь грызуна, делая его источником инфекции

Пути заражения чумой

По определению Национального руководства по инфекционным болезням чуму относят к болезням-зоонозам, которая не передается от человека к человеку. То есть, от животного человек может подхватить инфекцию, а вот от человека уже никто не может заразиться. Это не совсем точное определение. Большинство ученых относят черную смерть к зооантропонозным болезням, когда инфекция передается и от животных, и от людей.

Болезнь людям может передаваться такими путями:

• Укус блох – трансмиссивный;
• Через зараженных животных при контакте с поврежденной кожей или слизистыми;
• При контакте с биологическими жидкостями инфицированного человека (моча, выделения, пот) – контактный;
• Через предметы быта, с которыми контактировал зараженный человек или животное – контактно-бытовой.
• Через воздух при легочной форме чумы – воздушно-капельный;
• При употреблении зараженных продуктов питания.

Возбудитель болезни

По внешнему виду возбудитель чумы - бактерия Yersinia pestis, напоминает палочку. Она не имеет жгутиков и спор, но, попадая в организм, образует капсулу, начинает расти и быстро размножаться. Через 40 часов после поселения в организме формируются целые колонии взрослых бактерий. Бактерия очень заразна. Этому способствует ряд предрасполагающих факторов:

• Капсула, которая окутывает бактерию, уберегает ее от антител.
• Мелкие ворсинки помогают внедриться в среду.
• Капсула содержит такие вещества, как коагулоза, которые нарушают свертываемость крови.
• Антигены к антителам, которые пытается выработать организм, вырабатываются при температуре 36 градусов и очень активны.
• Некоторые вещества, которые есть в бактерии, подавляют окислительный процесс, снижая защитную активность организма.

То есть, все особенности бактерии Yersinia pestis способствуют фактически беспрепятственному ее росту и размножению. Возбудитель этой болезни - очень устойчивый. Он длительное время сохраняет свою заразность:

• В мокроте больного человека бактерия живет 10 дней;
• На одежде, носовых платках, белье больного, которые контактировали с выделениями заразного человека – до 90 дней;
• В воде бактерия остается живой тоже 90 дней;
• В гное раны зараженного больного – 40 дней;
• В почве бактерия сохраняет свою смертельную опасность до 7 месяцев;
• Смерть бактерии не наступает даже при низких температурах и замораживании;
• Убить ее возможно только прямым воздействием ультрафиолетового излучения и применение средств дезинфекции – она гибнет за 30 минут. При высокой температуре – 100 градусов – смерть наступает мгновенно. Именно по этой причине некоторые историки утверждают, что в Лондоне чуму убрал известный Лондонский пожар, при котором была уничтожена полностью большая часть города.

Но настоящее спасение от чумы - антибиотик, которому покорилась черная смерть, разработал Бэкон.

Симптомы черной смерти

Инкубационный период чумы длится от момента, когда возбудитель попадает в организм, до первых клинических проявлений – от нескольких часов до двух недель. Первые возбудители, которые проникают в организм здорового человека, остаются на воротах попадания (например, на ране при укусе), часть движется к лимфатическим узлам. Начинается период клинического проявления болезни.

Первые признаки чумы выраженные ярко:

• Внезапно появляется озноб и лихорадка.
• Высокая температура держится до смерти или не менее 10 дней.
• Наблюдается резкая слабость, ломота всего тела.
• Жажда и тошнота - симптомы любого вида чумы.
• При легочной форме чумы основные признаки – кашель с кровью и постоянная непрерывающаяся рвота кровью.
• Также основные признаки чумы – особое выражение лица, которое называют "маской чумы". На лице появляются темные круги под глазами, мимика принимает выражение ужаса и испуга, страдания. Язык обложен густым налетом – меловой язык.

Стандартные симптомы болезни легко выделить в отдельную группу. Их 4:

• На месте входа возбудителя появляется пятно, для которого характерна этапность: оно преобразуется в сыпь, которая немного возвышается над кожей – папулу, затем в пузырек, наполненной жидкостью.
• Формирование чумного бубона на второй день заболевания в области лимфоузлов. Лимфатические узлы при бубонной чуме очень увеличиваются в размерах. В них размножается возбудитель и происходит воспалительно-отечная реакция.
• Меняется внешний вид человека: наблюдается бледность или посинение конечностей и носогубного треугольника, лица. Изменяется пульс и понижается артериальное давление.
• При болезни понижается свертываемость крови.

Формы болезни

Учитывая способы заражения болезнью, ее локализацию и распространенность, выделяют следующие формы чумы:

Некоторые исследователи выделяют также смешанную форму болезни, когда один вид переходит в другой. Чаще всего встречается легочная и бубонная чума. Смерть от чумы всегда была очень высокой и достигала 95 - 99%. Сегодня, когда найдены способы борьбы с чумой, она лечится, но смертность достигает 5 – 10%.

Диагностика и лечение

Многие города, которые полонила чума, были сожжены. Врачи, которые старались помогать зараженным людям, одевались в противочумные костюмы. Это были кожаные плащи в пол. На лицо надевалась маска с длинным клювом, в который помещались разные травы, обладающие антисептическими свойствами. Когда врач вдыхал, благодаря травам воздух стерилизовался. В рот врачи клали чеснок, ним же натирались губы, уши затыкали тряпками, глаза прикрывались хрустальными линзами – для возбудителя закрывались все пути входа, контакт был максимально ограничен. Такое предохранение, действительно, уберегало от инфицирования на короткое время.

Сегодня диагностика этого опасного инфекционного заболевания включает ряд исследований. Проводится она в противочумных костюмах, в специально оборудованных лабораториях.

• Всестороннее исследования тех мест, где доминируют симптомы: увеличенные лимфатические узлы, носоглотка, кровь, моча, кал.
• Проводятся стандартные лабораторные исследования мокрот.
• Рентген-диагностика лимфатических узлов, очаговых высыпаний.
• Обязательно обследуют место проживания больного и пр.

Лечение проводится в нескольких направлениях: этиотропное (против возбудителя), патогенное (борьба с общими симптомами), симптоматическая терапия. Людям с подозрением на чуму, обязательно проводят лечение антибиотиками.

Профилактика заболевания

Профилактика и лечение болезни бывает специфической и экстренной.

• Специфическая профилактика включает в себя применение антибиотиков.
• Экстренная профилактика - вакцинация, которую мало кто считает эффективным методом спасения от чумы.

Чума относится к зоонозным заболеваниям, поэтому проведенная вакцинация не создает стойкий иммунитет к болезни, как, например, в свое время помогала прививка от оспы. Прививка от чумы лишь снижает риск заражения чумой. Поэтому вакцинация от чумы не входит в список обязательных прививок.

Вакцину рекомендуют ставить тем, кто находится в зоне риска: медперсоналу в очагах чумы, работникам лаборатории, людям тех профессий, которые по роду своей деятельности сталкиваются с очагами инфекции: археологам, геологам, экологам и пр.

Массовая профилактика с помощью вакцинации считается нецелесообразной даже в районах, которые имеют острые очаги этой болезни.

• Во-первых, иммунитет против болезни после вакцинации непродолжительный.
• Во-вторых, исследований, подтверждавших эффективность массовой вакцинации, не проводилось, поэтому, как поведет себя чума, попадая в привитый организм, неизвестно. Во Вьетнаме, где была зафиксирована эпидемия чумы, вакцинация не помогла уберечься от этого заболевания.
• Также необходимо учитывать, что вакцина против чумы очень дорогая.

Вакцинация проводится живой вакциной, которая вводится подкожно людям от 7 до 60 лет и накожно детям от 2 до 7 лет, а также беременным и пожилым людям. Ревакцинация против чумы проводится спустя год. Но еще раз обращаем внимание, что вакцинация против чумы не спасает от болезни, а лишь снижает риск подхватить инфекцию. Также следует учитывать, что прививка разработана против бубонной чумы и вообще не эффективна против легочной формы болезни.

При внедрении антибиотиков для борьбы с чумой опасность этой болезни намного снизилась. Но уверенности в том, что черная смерть опять не вернется, нет. Проблема чумы остается актуальной и сегодня. За последние 60 лет на территории бывшего СССР зарегистрировано 4 тысячи случая чумы. Единого мнения о том, как проводить лечение и профилактику, о преимуществах вакцинации, способах борьбы с переносчиками заразы до сих пор нет.

В ноябре 2017-го британское интернет-издание «Индепендент» разместило статью, посвященную новой программе синтетической биологии Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA), «Передовые технологии использования растений» (Advanced Plant Technologies – APT). Военное ведомство планирует создать генно-модифицированные водоросли, которые могут выполнять функцию самоподдерживающихся датчиков для сбора информации в условиях, где использование традиционных технологий невозможно. Насколько это реально и чем грозит человечеству?

Как предполагается, природные возможности растений могут быть использованы для обнаружения соответствующих химических веществ, вредных микроорганизмов, излучения и электромагнитных сигналов. При этом изменение их генома позволит военным контролировать состояние окружающей среды и не только. Это в свою очередь позволит дистанционно отслеживать реакцию растений, используя уже имеющиеся технические средства.

Послушные вирусы

Со слов менеджера программы APT Блейка Бекстина (Blake Bextine), целью DARPA в данном случае является разработка эффективной многоразовой системы конструирования, непосредственного создания и тестирования различных биологических платформ с легкоадаптируемыми возможностями, которые могут быть применены к широкому спектру сценариев.

Отдадим дань уважения американским ученым и военному ведомству США, которое активно способствует развитию синтетической биологии. Вместе с тем отметим, что значительный прогресс последних лет, предполагаемые результаты которого должны быть направлены на благо человечества, создал и совершенно новую проблему, последствия которой непрогнозируемы и непредсказуемы. Получается, США теперь обладают технической возможностью конструирования искусственных (синтетических) микроорганизмов, которые отсутствуют в естественных условиях. А значит, речь о биологическом оружии (БО) нового поколения.

Если вспомнить, в прошлом столетии интенсивные исследования США по разработке БО были направлены как на получение штаммов возбудителей опасных инфекционных заболеваний человека с измененными свойствами (преодоление специфического иммунитета, полиантибиотикорезистентность, повышение патогенности), так и на разработку средств их опознавания и мер защиты. В результате усовершенствованы методы индикации и идентификации генетически измененных микроорганизмов. Разработаны схемы профилактики и лечения инфекций, вызванных природными и измененными формами бактерий.

Первые эксперименты по использованию методик и технологий рекомбинантной ДНК были проведены еще в 70-х и посвящены модификации генетического кода природных штаммов с помощью включения в их геном единичных генов, которые могли изменять свойства бактерий. Это открывало перед учеными возможности по решению таких важных проблем, как получение биотоплива, бактериального электричества, лекарственных средств, диагностических препаратов и мультидиагностических платформ, синтетических вакцин и т. д. Примером успешной реализации таких целей служит создание бактерии, содержащей рекомбинантную ДНК и продуцирующей синтетический инсулин.

Но есть и другая сторона. В 2002 году искусственно синтезированы жизнеспособные полиовирусы, в том числе аналогичный возбудителю «испанки», унесшей в 1918-м десятки миллионов жизней. Хотя предпринимаются попытки и по созданию эффективных вакцин на основе таких искусственных штаммов.

В 2007 году ученые из института J. Craig Venter Research Institute (JCVI, США) впервые смогли транспортировать целый геном одного вида бактерий (Mycoplasma mycoides) в другой (Mycoplasma capricolum) и доказали жизнеспособность нового микроорганизма. Для определения синтетического происхождения таких бактерий в их геном обычно вводят маркеры, так называемые водяные знаки.

Синтетическая биология – интенсивно развивающееся направление, представляющее качественно новый шаг в развитии генной инженерии. От перемещения нескольких генов между организмами к проектированию и построению уникальных, не существующих в природе биологических систем с «запрограммированными» функциями и свойствами. Более того, геномное секвенирование и создание баз данных полных геномов различных микроорганизмов позволит разработать современные стратегии ДНК-синтеза любого микроба в лабораторных условиях.

Как известно, ДНК состоит из четырех оснований, последовательность и композиция которых определяют биологические свойства живых организмов. Современная наука позволяет вводить в состав синтетического генома «неестественные» основания, функционирование которых в клетке заранее запрограммировать весьма сложно. И такие эксперименты по «встройке» в искусственный геном неизвестных последовательностей ДНК с неустановленными функциями уже выполняются за рубежом. В США, Великобритании и Японии созданы многопрофильные центры, занимающиеся вопросами синтетической биологии, там работают исследователи различных специальностей.

Вместе с тем очевидно, что при использовании современных методических приемов повышается вероятность «случайного» или намеренного получения неизвестных человечеству химерных агентов биооружия с совершенно новым набором факторов патогенности. В этой связи возникает важный аспект – обеспечение биологической безопасности подобных исследований. По мнению ряда специалистов, синтетическая биология относится к области деятельности с высокими рисками, связанными с конструированием новых жизнеспособных микроорганизмов. Нельзя исключить, что созданные в лаборатории формы жизни могут вырваться из пробирки, превратиться в биологическое и это нанесет угрозу существующему природному разнообразию.

Особого внимания заслуживает факт, что в публикациях по вопросам синтетической биологии, к сожалению, не нашла отражения еще одна важная проблема, а именно сохранение стабильности искусственно созданного генома бактерий. Микробиологам хорошо известно явление спонтанных мутаций за счет изменения или выпадения (делеции) того или иного гена в геноме бактерий и вирусов, которые приводят к изменению свойств клетки. Однако в естественных условиях частота возникновения подобных мутаций невелика и геном микроорганизмов характеризуется относительной стабильностью.

Эволюционный процесс формировал разнообразие микробного мира в течение тысячелетий. Сегодня вся классификация семейств, родов и видов бактерий и вирусов основана на стабильности генетических последовательностей, которая позволяет проводить их идентификацию и определяет специфические биологические свойства. Именно они явились отправной точкой при создании таких современных методов диагностики, как определение белковых или жирнокислотных профилей микроорганизмов с помощью MALDI-ToF масс-спектрометрии или хромо-масс-спектрометрии, выявление специфических для каждого микроба ДНК-последовательностей с помощью ПЦР-анализа и др. В то же время стабильность синтетического генома «химерных» микробов в настоящее время неизвестна, а предсказать, насколько мы смогли «обмануть» природу и эволюцию, невозможно. Поэтому спрогнозировать последствия случайного или намеренного проникновения подобных искусственных микроорганизмов за пределы лабораторий весьма сложно. Даже при «безобидности» созданного микроба выход его «в свет» с совершенно отличными от лаборатории условиями может привести к повышенной мутабельности и формированию новых вариантов с неизвестными, возможно, агрессивными свойствами. Яркой иллюстрацией данного положения служит создание искусственной бактерии синтия.

Смерть в розлив

Синтия (Mycoplasma laboratorium) – выведенный в лабораторных условиях синтетический штамм микоплазмы. Он способен к самостоятельному размножению и был предназначен, как утверждается в зарубежных СМИ, для ликвидации последствий нефтяной катастрофы в водах Мексиканского залива путем поглощения загрязнений.

В 2011 году бактерии запустили в Мировой океан для уничтожения нефтяных пятен, представляющих угрозу экологии Земли. Это необдуманное и плохо просчитанное решение вскоре обернулось страшными последствиями – микроорганизмы вышли из-под контроля. Появились сообщения о страшном заболевании, названном журналистами синей чумой и ставшем причиной вымирания фауны в Мексиканском заливе. При этом все публикации, вызвавшие панику населения, относятся к периодической печати, тогда как научные издания предпочитают молчать. В настоящее время нет никаких прямых научных доказательств (или они намеренно скрываются) о том, что неизвестное смертельное заболевание вызвано именно синтией. Однако дыма без огня не бывает, поэтому высказанные версии экологической катастрофы в Мексиканском заливе требуют пристального внимания и изучения.

Предполагается, что в процессе поглощения нефтепродуктов синтия изменила и расширила питательные потребности, включив в «рацион» белки животного происхождения. Попадая в микроскопические раны на теле рыб и других морских животных, она с кровотоком разносится по всем органам и системам, за короткое время буквально разъедая все на своем пути. Всего за несколько дней кожные покровы тюленей покрываются язвами, постоянно кровоточащими, а потом полностью сгнивают. Увы, появились сообщения о смертельных случаях заболевания (с тем же симптомокомплексом) и людей, искупавшихся в Мексиканском заливе.

Существенным моментом является тот факт, что в случае синтии заболевание не поддается лечению известными антибиотиками, так как в геном бактерии, помимо «водяных знаков», были введены гены устойчивости к антибактериальным препаратам. Последнее вызывает удивление и вопросы. Зачем первоначально сапрофитному микробу, неспособному вызывать заболевания человека и животных, гены устойчивости к антибиотикам?

В этой связи по меньшей мере странным выглядит молчание официальных представителей и авторов этой заразы. По мнению некоторых экспертов, происходит сокрытие истинных масштабов трагедии на правительственном уровне. Высказывается также предположение о том, что в случае использования синтии речь идет о применении бактериологического оружия широкого спектра действия, представляющего угрозу возникновения межконтинентальной эпидемии. При этом для того, чтобы рассеять панику и слухи, США обладают всем арсеналом современных методов идентификации микроорганизмов, а определение этиологического агента этой неизвестной инфекции не представляет труда. Конечно, нельзя исключить, что это является результатом непосредственного воздействия нефти на живой организм, хотя симптомы заболевания больше указывают на его инфекционную природу. Тем не менее вопрос, повторим, требует ясности.

Закономерна обеспокоенность бесконтрольными исследованиями многих российских и зарубежных ученых. Для уменьшения риска предлагается несколько направлений – введение личной ответственности за разработки с непрограммируемым результатом, повышение научной грамотности на уровне профессиональной подготовки, широкое информирование общественности о достижениях синтетической биологии через СМИ. Но готово ли сообщество следовать этим правилам? Например, вынос из лаборатории США спор возбудителя сибирской язвы и их рассылка в конвертах ставит под сомнение эффективность контроля. Более того, с учетом современных возможностей облегчается доступность баз данных генетических последовательностей бактерий, включая возбудителей особо опасных инфекций, техники синтеза ДНК, методики создания искусственных микробов. Нельзя исключить получения несанкционированного доступа к этой информации со стороны хакеров с последующей продажей заинтересованным лицам.

Как показывает опыт «запуска» в природные условия синтии, все предлагаемые меры оказываются малоэффективными и не гарантируют биологическую безопасность окружающей среды. Кроме того, нельзя исключить, что могут иметь место и отдаленные экологические последствия внедрения в природу искусственного микроорганизма.

Предложенные меры по контролю – широкое оповещение СМИ и усиление этической ответственности исследователей при создании искусственных форм микроорганизмов – пока не вселяют оптимизма. Наиболее эффективным представляется правовое регулирование биологической безопасности синтетических форм жизни и системы их мониторинга на международном и национальном уровнях по новой системе оценки рисков, которая должна включать комплексную, экспериментально доказательную проработку последствий в области синтетической биологии. Возможным решением может быть также создание международного экспертного совета по оценке рисков использования ее продуктов.

Анализ показывает, что наука вышла на совершенно новые рубежи и поставила неожиданные проблемы. До настоящего времени схемы индикации и идентификации опасных агентов были направлены на их детекцию на основе выявления специфических антигенных или генетических маркеров. Но при создании химерных микроорганизмов, обладающих разными факторами патогенности, данные подходы малоэффективны.

Более того, разработанные в настоящее время схемы специфической и экстренной профилактики, этиотропной терапии опасных инфекций также могут оказаться бесполезными, так как рассчитаны, даже в случае использования измененных вариантов, на известного возбудителя.

Человечество, не ведая того, вступило на тропу биологической войны с неизвестными последствиями. Победителей в этой войне может и не быть.

100 великих загадок природы Непомнящий Николай Николаевич

«ГОЛУБАЯ ЧУМА»

«ГОЛУБАЯ ЧУМА»

В 1820 году немецкий профессор Карл Фридрих Эйхгорн обнаружил в Бразилии неизвестное тропическое растение - необычайно красивый голубой цветок - речной гиацинт. Позднее цветок получил еще одно имя - «голубая чума».

Это неприхотливое растение прекрасно чувствует себя во влажной почве или в воде. Его стебель напоминает губку, удерживающую пузырьки воздуха, и помогает цветку оставаться на плаву. Речной гиацинт чрезвычайно плодовит: за год один черенок может дать до 150 тысяч отростков! Проникнув в водоем, растение быстро разрастается и образует густое переплетение стеблей и корней, способное выдержать даже человека. Постепенно оно оккупирует озеро, реку или канал, мешает судоходству и убивает рыбу, прекращая поступление кислорода в воду…

В 1884 году речной гиацинт экспонировался на большой выставке цветов в Новом Орлеане, где его увидела некая миссис Фуллер. Очарованная нежными голубыми и бледно-лиловыми цветками экзотического растения, эта дама посадила три экземпляра в пруду своего поместья возле города Сент-Огастин. Вскоре пруд стал похож на сказочную цветочную клумбу, и миссис Фуллер решила облагодетельствовать своих соседей. Она потихоньку бросила несколько полюбившихся ей растений в реку Сент-Джонс и стала терпеливо ждать…

Через десять лет миллионы акров рек и каналов во Флориде покрылись красивым прочным ковром голубых соцветий. К 1899 году судоходство по Миссисипи стало крайне затруднительным. Поскольку предпринятые властями меры по уничтожению речного гиацинта оказались малодейственными, на помощь призвали армию. Многие сотни солдат резали и вырывали коварное растение, но это не помогало. Тогда войска применили динамит. Но обрывки растений разносились течением, и речной гиацинт захватывал новые пространства быстрее, чем его уничтожали. Военные, с одобрения властей, решились на крайний шаг - в Миссисипи полетели тонны мышьяка! Воды реки несли в океан тысячи увядших голубых цветов вместе с мертвой рыбой, птицами и всевозможными животными. Но не прошло и года, как из мелких речушек, каналов и прудов гиацинт вновь попал в Миссисипи. Пароходные компании и рыбаки опять оказались втянутыми в борьбу с необычайно живучим растением, получившим прозвище «голубая чума».

После Второй мировой войны, в период увлечения химическими средствами борьбы с сорняками, их испробовали на речном гиацинте. Ради окончательной победы в схватке с «голубой чумой» власти даже примирились с отравлением местной флоры и фауны. Но стоило прекратить распыление гербицида, как через несколько месяцев поверхность рек и озер вновь покрылась голубым ковром…

Не только Америка оказалась жертвой бразильского цветка - речной гиацинт появился и на австралийских водоемах, куда его завез неизвестный любитель экзотической флоры. Оттуда цветок перебрался в Индонезию и Индокитай. Попав в Западную Бенгалию, «голубая чума» захватила все побережье Бенгальского залива и быстро двинулась вверх по Гангу. «Путешественник» добрался до Китая, появился на Мадагаскаре… В Азии речной гиацинт превратился в сельскохозяйственную культуру. Китайцы и вьетнамцы стали специально разводить это растение и кормить им свиней. Плавучие голубые цветы пришлись по вкусу буйволам.

Речной гиацинт проник и в Африку. Впервые его заметили в реке Конго у Леопольдвиля. Вскоре «голубая чума» пышным цветом зацвела по всему Черному континенту. Причем в распространении бразильского гостя немалую роль сыграли подпольные торговцы экзотическими цветами, которые игнорировали официальный запрет на его разведение. Через пять лет после своего появления в Судане речной гиацинт изгнал с родных мест целые рыбачьи деревни. Суданцы первыми пожаловались на экспансию «голубой чумы» в ФАО - организацию ООН по вопросам продовольствия и сельского хозяйства. Проконсультировавшись со специалистами всего мира, эта организация провозгласила всеобщую кампанию по искоренению «голубой чумы».

По заданию ФАО индийский ученый Рао отправился в низовья Амазонки, чтобы изучить насекомых, пасущихся на речном гиацинте, в надежде найти путь к пресечению «голубой чумы». Увы, экспедиция не увенчалась успехом. Профессор Парижского музея естественной истории Портес указал на единственный способ - ждать. Борьба, уверял он, бесполезна - растение победит. Однако его «агрессия» не может продолжаться бесконечно - в конце концов наступит биологическое равновесие. Поэтому нужно просто набраться терпения. Профессор оказался прав! Прошло чуть более двадцати лет, и «голубая чума» во всем мире отступила.