Господин Свещаров
Разкази за съвременната биология (5)

Интерферонът — предната защитна линия на организма срещу вирусите

Човекът и вирусите са отдавнашен врагове. Хилядолетия преди нашата ера хората са боледували от същите вирусни болести, които са известни и на нашето поколение. Болести като полиомиелита (детския паралич), грипа, хепатита, херпеса, вариолата (едрата шарка), морбилите, беса и десетки други са резултат все на вирусни инфекции.

Вирусите поставиха пред човешкия разум една от най-трудните за разрешаване проблеми. Те са абсолютни вътрешноклетъчни паразити. Проникнали веднъж в клетката, вирусите започват да й диктуват изпълнението на своята собствена програма. С помощта на всички клетъчни запаси те многократно възпроизвеждат точни копия от нуклеиновата си киселина и обвиващите ги белтъци. Превърнала се в цех за производство на нови вируси, нападнатата клетка бързо изчерпва запасите си и след кратко време загива. Ето как, веднъж попаднал в специфична за него среда — чужд организъм, вирусът го превръща в арена на унищожителната си дейност, на която той често няма сериозен противник.

Не бива обаче да се остава с убеждението, че нападнатата клетка е винаги беззащитна срещу болестотворните вируси и че победител в техния двубой винаги е нашественикът. Клетката в същност води отчаяна борба срещу инфекциозните причинители. Една от най-важните нейни защитни прояви е образуването на т.нар. интерферон. Името му произлиза от английската дума интерфайър, която означава намесвам се, преча. Самото вещество е открито през 1957 г. в Лондон от англичанина Аликс Айзамс и швейцареца Джон Линдеман при изследвания върху известното вече явление на вирусна интерференция, т.е. когато развитието на определен вирус в животно или клетъчна култура се подтиска, ако преди него там е протекла друга вирусна инфекция. Чрез прост, но ефектен опит те установили, че инфектирани с грипни вируси (предварително инактивирани с топлина) клетки от пилешки зародиши започват да изработват и да отделят особен вид белтък, който пречи на тъканите да се заразят с живи грипни вируси. Явно в приготвената от учените среда имало „нещо“, което е останало от първоначално инфектираните с инактивирани вируси клетки, което правело новите клетки невъзприемчиви към новата инфекция. Това „нещо“ беше кръстено интерферон и по-късно бе доказано, че той не напада директно вирусите, а прави клетката резистентна срещу тях. Други изследвания показаха, че интерферон се образува не само срещу вирусите, но и срещу други паразити, които нападат човешкия организъм, каквито са бактериите, рикетсиите, някои първаци и дори паразитните червеи.

В началото на 60-те години беше направено важното откритие, че интерферон произвеждат всички клетки — от бактериите до човешките. Оказа се, че този белтък ограничава, но не пречи напълно на размножаването на вирусите и помага на организма да оздравее, преди още да са се образували антителата.

По своята химична природа интерферонът представлява нискомолекулен белтък, изграден от аминокиселини и известно количество въглехидрати, включително гликозамин. За да бъдем съвсем точни, веднага трябва да кажем, че няма един единствен вид интерферон, а най-различни видове, чието молекулно тегло варира от 30 до 130 000. На времето това откритие предизвика голямо разочарование сред изследователите, тъй като те бяха изправени пред решаването на извънредно трудна дилема: организмът на кое опитно животно притежава най-богат набор от интерферони, които може по-бързо и по-лесно да се извлекат, да се концентрират и от тях да се получи химически чист препарат. За най-голяма изненада на учените се установи, че кръвта на кокошката е особено богата на интерферонни фракции. И когато съдбата на стотици опитни кокошки изглеждаше вече решена, оказа се, че в алантоисната течност на пилешките зародиши се намират най-богатите находища на интерферони. Те можеха да се „експлоатират“ много по-лесно и по-рационално, отколкото това би станало с кръвта на нещастните кокошки.

В началото на 70-те години въпросите около молекулните механизми на синтезата и действието на интерфероните се трупаха все повече и не даваха спокойствие на специалистите, които се занимаваха с тях. По същото време се правеха опити, при които инжектирани с комплекса полиинозинова киселина:полицитидилова киселина (или съкратено полиИ:полиЦ) мишки ставаха невъзприемчиви спрямо някои трансплантируеми тумори. При по-старателни изследвания се оказа, че причината за тази невъзприемчивост се крие в интерферона! Цялата тайна на инжектирания комплекс полиИ:полиЦ се състои в това, че структурата му показва поразително сходство с двуспиралните нуклеинови киселини. След инжектирането му производството на интерферон рязко се стимулира и по-големите количества дават възможност на мишия организъм успешно да се съпротивлява срещу туморните клетки. Други опити показаха, че инжектирани поотделно, двете киселини не стимулират образуването на интерферон в опитните животни. Следователно само двуспиралните биополимери намират начин да „отключат“ производството на интерферон в клетките. Споменатите по-горе опити дадоха основание на Маркус и Салб да изкажат интересна хипотеза за възникването на интерферонната синтеза под въздействието на двуспиралните РНК (към които се причисляват синтетичните съединения от типа полиИ:полиЦ). Според тях във всяка клетка има „молекулна матрица“ за производство на интерферон, която е отпечатана в гигантската молекула на клетъчната ДНК. Този калъп обаче се намира в неактивно състояние и може да се задействува само когато в клетката проникне двуспиралната РНК на даден вирус (или комплекса полиИ:полиЦ например), като върху него започва синтезирането на интерферонния белтък. От своя страна интерферонният белтък предизвиква образуването в клетката на нов специфичен вид белтък, който окончателно се справя с проникналите в клетката „молекулни пирати“.

Някой с основание би попитал защо учените така трескаво се стараят да изолират чисти фракции от интерферони и дали те са ефикасно средство в сферата на практическото здравеопазване. Нетърпението на специалистите беше съвсем основателно, тъй като интерфероните вече се бяха очертали като извънредно перспективно противовирусно средство. Известно е, че в борбата си срещу болестотворните бактерии хората вече разполагат с мощни лекарствени препарати, които, дадени навреме, унищожават бактерийния причинител, без да увреждат клетките на човешкия организъм. С вирусите обаче работите стоят съвсем другояче. Като истински „молекулни пирати“ те хитро се настаняват в самите клетки и ако искаме да ги унищожим с лекарства, рискуваме да увредим непоправимо и клетките на заболелия организъм. И тъй като интерфероните въобще не са отровни, интересът на вирусолозите към тях е напълно оправдан.

За съжаление получаването на големи дози интерферони, които биха пречили за развитието на дадена вирусна епидемия, става бавно и е скъпо. Финландия например засега е единственият производител на противотуморни интерферони. Сегашната технология за получаване на интерферон изисква над 30 000 л човешка кръв годишно, за да се получат едва 100 мг интерферон. С това количество от скъпоценното вещество може да се лекуват около 500 болни от рак, но цената на един лечебен курс е фантастична.

Фиг.8. Тези няколко капки интерферон струват цяло състояние — 1 г се продава за около 50 милиона долара!

В специализираните списания обаче непрекъснато се появяват съобщения, които показват, че сложните проблеми около интерферонното производство ще бъдат разрешени в най-скоро време. Така например съветски специалисти съобщиха, че са получили интерферон от човешки бели кръвни клетки, който проявил значително предпазно действие срещу един щам грипен вирус. През 1975 г. групата на Том Мериген от Станфордския университет съобщи, че успешно е лекуван хроничен вирусен хепатит чрез ежедневни инжекции с интерферон. Ако се докаже, че въпросната болест може да се излекува напълно чрез интерферонови инжекции, то това би означавало, че по същия начин в бъдеще успешно ще може да се лекуват и някои видове енцефалит, бесът, а също и някои видове рак. Бързаме веднага да съобщим, че до този момент най-обнадеждващи резултати от прилагането на интерферона като средство срещу злокачествено изродените клетки има най-вече в областта на ветеринарната медицина. Със сигурност е установено, че инжектирани с интерферон животни значително по-трудно прихващат и развиват тумори, които на неинжектирани с интерферонсъдържащи препарати животни се прихващат 100%.

Последните резултати от проучванията за действието на интерфероните върху туморни заболявания при хора са твърде обнадеждващи. Американското дружество за ракови изследвания е увеличило предвидените за 1980 г. средства за изследвания върху интерфероните от 2 400 000 на 3 400 000 долара. Президентът на дружеството д-р С. Б. Гюсбърг е заявил, че досегашните резултати оправдават разширяването на клиничната програма, а ръководителят на дружеството Франк Раунгър смята, че противораковото действие на интерферона не подлежи на съмнение. Въпреки сензационните успехи, постигнати при лекуване на някои видове рак у хора, именити експерти предупреждават за по-умерени надежди, тъй като не се знае дали интерферонът може да помогне при всички видове ракови болести. Освен това още не може със сигурност да се твърди, че в близко бъдеще ще може да се произвежда евтин и в достатъчно количество интерферон за лекуването на милионите болни от рак.

Наскоро беше съобщено, че една фармацевтична компания изпитва нов метод за лекуване на т.нар. простудни болести, които се предизвикват от парагрипни вируси. При този метод не се използуват интерферонсъдържащи препарати, а чрез аерозоли се вкарват синтетични вещества, които „залъгват“ клетките, че са нападнати от вируси. Излъганите клетки веднага започват да синтезират интерферон и сами се справят с болестта. Работи се също така за създаването на стимулатори за производство на собствен интерферон и се смята, че те ще бъдат особено полезни при грипните епидемии.

Извънредно обнадеждващи изследвания върху интерферона се извършват в последно време от проф. Феликс Ершов — ръководител на Института по вирусология в Москва. Беше съобщено, че съветските учени са открили рибонуклеиновите киселини, които програмират изработването на противовирусните белтъци в клетката. Проф. Ершов е изразил мнение, че не е изключено в близкото бъдеще да се заговори не само за предотвратяването на вирусните болести, което днес е толкова трудно, но и за ефикасното им лекуване с препарати от рибонуклеинови киселини. По този начин ще отпадне нуждата от получаването на скъпия интерферон и няма да са необходими десетки литри донорска кръв^[1] за получаването на интерферонсъдържащ препарат, който се изразходва само при един лечебен курс. За разлика от интерфероните рибонуклеиновите киселини може да се получават по прост и сравнително евтин метод. Така медиците биха се снабдили с възможността по най-бърз и ефикасен начин да предизвикат образуването на интерферони в заплашен от инфекциозни вируси организъм и незабавно да блокират болестотворното им действие.

В заключение може смело да кажем, че научноизследователската дейност в областта на интерфероните се развива изключително бързо и много перспективно. В началото на 1979 г. английските изследователи А. Мигър, Х. Грейвс, Д. Бърк и Д. Сволоу от Университета „Уорвик“ в Ковънтри и Галтъновата лаборатория в Лондон с помощта на хибридизация на клетки успяха да докажат, че човешкият ген, отговорен за производството на интерферон, се намира в 9-ата хромозома, а не в 4-ата или 5-ата, както се смяташе досега. Те предложиха и метод за промишлено получаване на интерферон, който се основава на култура от миши клетки, в които е внедрена отговорната за интерферонната синтеза човешка хромозома. Култури от миши клетки може да се получават евтино и в неограничено количество, но значително по-трудоемен и скъп е първоначалният етап, при който става хибридизацията на клетките.

В средата на 1980 г. учени от японския институт за изследвания върху рака под ръководството на д-р Тадацуги Танигуши съвместно с научноизследователски екип от Харвардския университет в САЩ съобщиха, че са разработили нов революционен метод за производство на големи количества интерферон чрез методите на т.нар. генно инженерство (рекомбинация на ДНК-молекули). През декември 1979 г. японските учени изолирали гените, отговорни за произвеждането на интерферон от човешки фибробласти, а в началото на 1980 г. успели да идентифицират цялостната им структура. Това дало възможност на японските учени да внесат в генома на бактерията ешерихия коли само онази част от човешкия ген, която е отговорна за интерферонната синтеза. Пренасянето на гена било осъществено чрез включването му в плазмид. Японските учени прикрепили към гена за интерферон и неговия промотор, т.е. своеобразния код, който самите бактерии Е. коли използуват, когато дават заповеди на собствените си белтъчни „фабрики“ за производството на даден белтък. След като „прочели“ този код, бактерийните клетки започнали да произвеждат 50 до 100 молекули интерферон. Самият д-р Танигуши е на мнение, че техният метод се нуждае от по-нататъшно усъвършенствуване. Дори и на този етап обаче той вече достатъчно разкрива пътя за масово производство и приложение на интерфероните.