Планета вирусов

У женщин с этим диагнозом опухоли появляются на шейке матки – в тканях, соединяющих матку с вагиной. Разрастаясь, опухоль способна повредить окружающую ткань, даже вызвать у женщины прободение кишечной стенки, кровотечение и смерть. При изучении женщин, больных раком шейки матки, наблюдались странные закономерности. Казалось, заболевание можно отнести к венерическим. Например, у монахинь рак шейки матки встречался намного реже, чем у других женщин. Некоторые ученые предполагали, что вирус распространяется половым путем. Цур Хаузен задумался, не повинны ли в этом папилломавирусы, способные вызывать опухоли.

Если это так, рассуждал цур Хаузен, то в опухолях шейки матки должна обнаружиться вирусная ДНК. Он собрал биоптаты и занялся расшифровкой их ДНК. Научные технологии в 1970-е гг. были примитивны, и на исследования ушло много лет. Наконец в 1983 г. в части образцов он обнаружил ДНК папилломавируса. Благодаря своей работе цур Хаузен стал одним из лауреатов Нобелевской премии по физиологии и медицине 2008 г.

Открытие цур Хаузена побудило несколько поколений ученых изучать папилломавирусы и их необычный способ овладевать нашими клетками. ВПЧ специализируется на поражении ткани в нашем организме, известной как эпителий. Эпителиальные клетки выстилают нашу кожу, глотку и мембраны во всем теле. Эти клетки уложены слоями, причем самые старые слои лежат сверху, а самые молодые снизу. По мере того как верхний слой эпителия отмирает и мертвые клетки отшелушиваются, нарастают новые и занимают место прежних.

Чтобы поселиться в нашем организме, ВПЧ проникает сквозь трещинки эпителия и пробирается вглубь, к самым нижним и молодым слоям. Заразив очередную клетку, он не убивает ее сразу, как риновирусы или вирусы гриппа. Вместо этого ВПЧ использует совершенно иную стратегию выживания: вирус сохраняет своему новому хозяину жизнь и даже помогает клетке размножаться быстрее.

Ускорить деление клетки – задача нешуточная, тем более для вируса, у которого всего восемь генов. Ему приходится провести ряд удивительно сложных химических реакций. Клетка «решает» делиться в ответ на сигналы как извне, так и изнутри, мобилизуя армию молекул для перестройки своего содержимого. Ее внутренний скелет из филаментов перестраивается, растаскивая содержимое клетки по двум полюсам. Одновременно с этим клетка синтезирует новую копию своей ДНК – в общей сложности свыше 3 млрд «букв», собранных в 46 отдельных связок, называемых хромосомами. Клетке необходимо разделить два набора хромосом и соорудить между ними стенку. Во время этих хлопот специальные белки надзирают за тем, как продвигается дело. Если эти белки чувствуют, что клетка растет слишком быстро – возможно, из-за дефектного гена, – они могут заставить ее совершить самоубийство. Таким образом они по многу раз на дню спасают нас от рака. Кроме того, скорость деления эпителиальных клеток меняется, когда они поднимаются на поверхность. Они делятся медленнее и перенаправляют ресурсы на синтез твердого белка – кератина. Затем они умирают и образуют защитный слой поверх более нежных клеток нижележащего эпителия.

ВПЧ основательно переделывает хозяйскую клетку. Вирус выводит из строя «тормоза», которые обычно удерживают скорость ее роста в положенных рамках. Отключая в клетке отслеживающие рак белки, он не дает им распознать, что что-то пошло не так. Вырастая, клетка не умирает, а продолжает размножаться – и появляется комочек пораженной вирусом ткани. Приближаясь к поверхности, все эти клетки вдруг начинают вырабатывать огромное количество новых папилломавирусов. Выйдя на поверхность, клетки вскрываются и выпускают ВПЧ наружу.

Эта стратегия оказалась необычайно успешной для ВПЧ. Большинство детей уже с первых дней после рождения становятся жилищем для вируса. Когда отмершая кожа слущивается, вирус разлетается с частицами пыли и попадает к новым хозяевам. Так же легко он распространяется половым путем – более 80 % сексуально активных людей хотя бы однажды заражается ВПЧ таким способом. Как правило, зараженные клетки добираются до поверхности и отмирают, прежде чем могут вызвать проблемы.

Наша собственная иммунная система тоже помогает обуздать вирус. Зараженные клетки подают сигнал тревоги, выталкивая на поверхность фрагменты вирусных белков. Оказавшиеся рядом иммунные клетки распознают этот сигнал и дают зараженной клетке команду совершить самоубийство – а вместе с ней гибнут и вирусы внутри. В результате подавляющее большинство людей вообще не страдает от заражения ВПЧ. Беда, случившаяся с Деде, демонстрирует, что происходит, когда иммунная система не в состоянии удержать ВПЧ под контролем. Редкое генетически обусловленное состояние – бородавчатая эпидермодисплазия – отключает сеть коммуникаций между клетками эпителия и надзирающими за ними иммунными клетками. Зараженные клетки размножаются гораздо быстрее, чем отмирают, создавая древоподобные наросты.