Среди множества полученных им призов и наград доктор Джозеф Деризи, молекулярный биолог и биохимик из Медицинского института Говарда Хьюгса, профессор Калифорнийского университета в Сан-Франциско, больше всего дорожит премией Heinz Award. И не только потому, что это — одна из самых престижных наград в мире науки, но и потому, что ею отмечено достижение, внесшее важнейший вклад в сохранение здоровья всех людей, и не только людей, на Земле.
…Восемь лет назад Джозеф и его коллега Дейв Янг в один из перерывов между лабораторными опытами обсуждали, как были открыты вирусы и каким образом их обнаруживают и распознают современные вирусологи. В те времена на определение вида неизвестного возбудителя болезни вирусного характера уходило от 10 до 20 лет, тратились огромные средства, привлекались дорогостоящие и сложные приборы, в том числе уникальные электронные микроскопы.

Джозеф Деризи держит стеклышко, на которое нанесен каждый известный науке вирус. Каждый генетический образец появляется на стекле в виде отдельной точки. Их распознают современные вирусологи.
Деризи был тогда аспирантом Стэнфордского университета и занимался микропанелями с прикрепленными к ним фрагментами ДНК (напомним, что это наследственные структуры, имеющиеся в клетках практически всех живых организмов), которые часто называют ДНК-чипами. Они позволяют производить различные биологические тесты и широко используются в генетических исследованиях, при обнаружении рака и создании новых лекарств.
А ведь эти простые устройства могли бы идентифицировать вирусы, подумали молодые ученые. Они нанесли на стеклянную пластинку более 20000 небольших фрагментов ДНК каждого из когда-либо обнаруженных вирусов и назвали ее ViroChip. Затем Джозеф, который был равно силен в компьютерных системах и в биологии, спроектировал и построил робот, изготавливающий эти устройства в нужных количествах, и написал программное обеспечение для автоматизации процесса распознавания.
Вот как это происходит. Первым делом у пациента берется немного наследственного материала, который помечается флуоресцентной краской. Потом этот материал помещается на вирусный чип. Поскольку в живых организмах нити ДНК притягиваются друг к другу, образуя двойную спираль, соответствие какой-то части находящейся на чипе ДНК с аналогичным участком исследуемого биологического образца вызовет его свечение. Это показывает исследователю, с каким вирусом он имеет дело. А благодаря компьютерам, делать это можно с тысячами вирусов одновременно.
Очень важно, что с помощью ViroChip можно находить и совсем не известные науке вирусы. Эта возможность основывается на том, что вирусы способны размножаться, обладают наследственностью и изменчивостью, приспособляемостью к меняющимся условиям окружающей среды и, наконец, подвержены биологической эволюции, обеспечиваемой естественным или искусственным отбором.
Если посмотреть на эволюционное древо вирусов, можно найти части их генома, которые не изменились за все время их существования. Таким образом, можно распознать неизвестный вирус, идентифицируя этот маленький неизменный кусочек генома, который и представлен на чипе.
Именно это Джозеф Деризи с коллегами и сделали в 2003-м году с атипичной пневмонией (Severe Аcute Respiratory Syndrome — SARS). Они только что создали полную версию ViroChip, когда прочитали в газетах об этом непонятном (атипичном!) заболевании.
Исследователи обратились в национальный Центр по контролю над заболеваниями (CDC) с просьбой выслать им образцы вируса-возбудителя недуга. После получения их тут же поместили на чип. Не прошло и суток, как группа объявила об открытии нового короновируса.
“Мы подтвердили свое открытие последующей расшифровкой генома этого вируса, — рассказывает Деризи. — Ничего подобного в истории биологии ранее не случалось. Это невозможно было бы сделать даже пятью годами ранее. С этого времени, я думаю, не может возникнуть никакой новой вирусной эпидемии, которую мы не будем
в состоянии распознать в течение нескольких дней”.
Конечно, это не означает, что сразу же будет найдено и лечение. Но можно отделить людей-носителей этого вируса от тех, у кого он в крови отсутствует. К тому же, если имеется надежный диагностический метод, можно помешать дальнейшему распространению болезни. Именно так была поставлена под контроль атипичная пневмония.
Вскоре после этого успеха к группе Деризи обратились ветеринары из Израиля и Флориды с просьбой помочь разобраться с болезнью, на протяжении 30 с лишним лет безжалостно уносившей жизни попугаев и других экзотических птиц. Специалисты по птичьим недугам подозревали, что имеют дело с неизвестным вирусом. Как только в институте получили образцы ткани больных австралийских попугаев и попугаев ара, ViroChip подсказал, что в их крови поселился так называемый борновирус, замеченный у лошадей и домашнего скота, но никогда ранее не встречавшийся у птиц.
Оказалось, что этот опасный возбудитель вызывает у 50 разновидностей одомашненных и диких попугаев очень заразное заболевание, сопровождающееся нарушением деятельности нервной системы, не позволяющим птицам глотать и переваривать пищу. Понятно, что это приводило их к истощению и быстрой гибели.
Как и с атипичной пневмонией, получение диагностического инструмента и в этом случае позволяет быстро отделять больных птиц от здоровых. Да, зараженные уже обречены, но наконец-то ветеринары могли остановить эпидемию и помешать ей распространяться дальше.
В настоящее время группа Деризи использует микропанели с прикрепленными к ним фрагментами ДНК для изучения малярии. Возбудителем этой инфекционной болезни является не вирус, а переносимый комарами одноклеточный паразит. Тем не менее, ученые построили чип и для него. Он представляет геном этого организма, состоящий из 6000 генов. Потом исследователи вырастили большое количество возбудителя в сосудах с человеческой кровью, поскольку все клинические признаки малярии возникают лишь после проникновения паразита в клетки крови человека. Использовав чип, биологи сумели понять, какой генетической программой эти микроорганизмы управляются в момент заражения, и выдали полученные данные специалистам для разработки вакцины и необходимого лекарства.
Интересно, что авторы открытия не стали его патентовать, решив сделать его всеобщим достоянием. Они прекрасно понимают, что бесплатное использование их технологии приведет к более быстрому прогрессу в борьбе за здоровье человека. А именно это и является их конечной целью.
Ну, а свою премию в $250000 Джозеф Деризи пустил на специальные исследовательские проекты по инфекционным болезням, в том числе по малярии, и на оплату учебы в колледжах двух своих дочек. Может быть, он надеется, в будущем они продолжат его дело.
Юрий Колесников

Метки: атипичная пневмония, вирус, вирусология, ДНК, доктор