Прионы: чем на самом деле так опасны «молекулы-зомби»

Сравнение с ходячими мертвецами напрашивается. Как и они, прионы в буквальном смысле слова разрушают мозг, превращая человека сперва в овощ, а затем — в труп. Как зомби из людей, так и они появляются из самых обычных белков. Их крайне сложно уничтожить, зато сами они смертельны в ста процентах случаев. Впрочем, трудно было бы ожидать иного от инфекционных агентов, которых вообще нельзя назвать живыми. Несколько столетий они ускользали от ученых — и даже потом в их существование поверили далеко не сразу. А теперь в них иногда видят даже источник жизни.

Овцы и людоеды

Первое «нашествие зомби» отмечено на рубеже XVII и XVIII веков, когда в Англии вовсю громыхала промышленная революция. Среди огромных стад, снабжавших шерстью быстрорастущие текстильные предприятия, то и дело стали попадаться «паршивые овцы». Напасть развивалась медленно, но неотвратимо: животные мучительно, до крови чесались об ограду, затем нарушалась координация движений, чаще и чаще случались судороги — через неделю-месяц все заканчивалось смертью.

Прошли столетия, Пастер описал бактериальные инфекции, а после работ Ивановского и Бейеринка появились представления и о вирусных заболеваниях. Но «почесуха овец», или скрейпи, оставалась загадкой. Все говорило о поражении мозга, ткани которого болезнь превращала в нечто, похожее на губку, изъеденную неровными порами. Но на вопрос о ее возбудителе специалистам оставалось лишь разводить руками: ни бактерий, ни вирусов найдено не было. Зато нашлись у скрейпи последователи.

В одном и том же 1920 году, но независимо друг от друга, Ганс Крейтцфельдт и Альфонс Якоб описали неизлечимое и неумолимое поражение нервной системы человека. Возникая по неизвестной причине, обычно в пожилом возрасте, болезнь часто начиналась проблемами со сном и ослаблением когнитивных функций, развивалась потерей координации движений и деменцией, а несколько лет спустя венчалась параличом и функциональными нарушениями, окончательно несовместимыми с жизнью. Ткани мозга снова напоминали губку — и снова никаких следов возбудителя.

Редкое заболевание могло изучаться еще долго и неторопливо, не создавая особенного ажиотажа, если бы у него не обнаружился странный родственник в противоположной части света. В начале 1954 года чиновники Новой Гвинеи, тогда еще бывшей частью Австралии, составили отчет, в котором сообщали о вспышке диковинной местной болезни куру. «Первым признаком надвигающейся смерти становится слабоумие, за которым следует общая слабость вплоть до неспособности самостоятельно стоять на ногах, — говорилось в сообщении. — На следующем этапе жертва лежит, не в силах даже принять помощь, пока, наконец, не наступит гибель». Описанием болезни занялись медики Винсент Зигас и Карлтон Гайдушек, выяснившие, что поражает она лишь одно из новогвинейских племен, форе, выделяющееся среди соседей своим пристрастием к каннибализму. Вряд ли можно считать эту традицию какой-то особенно жестокой: существование в условиях серьезного дефицита жизненных ресурсов порождает и не такие обычаи. Так что после смерти аборигена форе его родственники поедали останки, причем по традиции мясо доставалось мужчинам, а женщины и дети довольствовались остальным, в том числе и мозгом. Как правило, заболевали именно они, причем мозг поражался в первую очередь: губчатая масса переродившейся нервной ткани была все той же, что и при скрейпи овец, и при болезни Крейтцфельдта-Якоба. Так что вскоре врачи решили, что имеют дело с медленной вирусной инфекцией, которая поражает нервную ткань и передается алиментарным путем (как «зомбированность»), через поедание больного мозга. Только вот выделить вирус снова никак не удавалось.

Коровы и радиация

Сходство болезней (необычно долгий инкубационный период и неизбежность летального исхода, заразность и, конечно, характерные перерождения нервной ткани мозга) позволило предположить у них и общую причину и объединить в группу трансмиссивных губчатых энцефалопатий.

Уже в 1960-х британские ученые предположили, что источником их может оказаться белок: таинственный инфекционный агент не инактивировался смертельной даже для вирусов дозой излучения. Это можно было объяснить крошечным размером его частиц, намного меньших, чем даже вирусы. Гипотеза показалась не лишенной смысла, хотя в корне противоречила «основной догме молекулярной биологии», которая постулировала однонаправленный поток информации, свойственный всему живому: от ДНК через РНК к белку. Возможно ли выбросить из этой короткой цепочки целых два звена — и сохранить многие свойства живого? В 1970-е поисками возбудителя занялся калифорнийский невролог Стэнли Прузинер. Работа шла небыстро: используя биологические жидкости больных скрейпи овец, ученые подтвердили, что болезнь неумолима и развивается у всех до единой зараженных мышей, хотя инкубационный период затягивается на полгода, а то и дольше. Зато результаты многолетних экспериментов оказались сенсационными: снова и снова, выделяя прежде неуловимый инфекционный агент, ученые убеждались, что это «голый» белок.

Болезнь Крейтцфельдта-Якоба, синдром Герстмана-Штраусслера-Шейнкера и другие прионные заболевания (а известно их уже несколько десятков) различаются не только характером поражения и течения, но и механизмами возникновения. Считается, что одни из них чаще развиваются в результате спонтанного возникновения в клетке PrPSc или получения его с пищей, а другие имеют генетическую природу. Впервые «передача зомби по наследству» обнаружилась на рубеже 1970-х и 1980-х годов, когда настойчивый итальянский доктор Игнацио Ройтер провел собственное «расследование» смерти родственниц своей жены, умерших от крайне редкой причины — фатальной бессонницы. После смерти одного из родичей мозг его был изучен и обнаружена мутация в 178-й позиции гена PRNP. Неправильная, склонная к «прионному перерождению» конформация PrPС передается по наследству и обычно дает о себе знать уже в зрелом возрасте, когда человек начинает страдать от все более тяжелой бессонницы и угасает за считаные месяцы. Сегодня фатальная бессонница диагностирована в 40 семьях — приблизительно у сотни человек.

Принять такое удалось не сразу. Шутка ли: патоген, не имеющий даже намека на ДНК, а между тем — инфекционный, размножающийся и, как покажут дальнейшие исследования, даже мутирующий. Признание случилось во многом по пословице: «Не было бы счастья, да несчастье помогло». В конце 1980-х в Великобритании разразилась эпидемия губчатой энцефалопатии крупного рогатого скота — «коровьего бешенства». Болезнь распространилась так широко, что за следующие годы ее обнаружили почти у 200 000 голов, было зафиксировано несколько сотен случаев передачи ее людям. И это, определенно, был белок: коровам он мог передаться от овец или появиться в сообществе случайно, а затем распространиться через кормовые добавки, произведенные из костной муки забитых животных. В результате в 1990-х прионы, как назвал смертоносные белки Прузинер, скрестивший слова «протеин» и «инфекция», получили почти всеобщее признание, а в 1997 году сам ученый удостоился Нобелевской премии. Вызывавший губчатые энцефалопатии «прионный белок скрейпи» PrP Sc был выделен и охарактеризован, а вскоре нашли и его здорового предшественника, который — уникальный случай! — получил имя в честь своего аномального родственника, став «клеточным прионным белком» PrP С . Он встречается на мембранах клеток во многих частях тела и тканях здоровых людей и животных, хотя больше всего — в клетках нервной системы, как в самих нейронах, так и в поддерживающих их клетках нейроглии. Судя по всему, он исключительно важен, но для чего?