Как вирус Эпштейна — Барр сближает гены
Девять из десяти человек в мире заражены вирусом Эпштейна — Барр (Epstein—Barr virus — EBV). Этот вирус может никак не проявлять себя на протяжении всей жизни, а может вызывать рост злокачественной опухоли. Одно из таких новообразований, связанных с EBV, — лимфома Беркитта, агрессивная опухоль из B-лимфоцитов. Она возникает в результате генетической перестройки, при которой участки двух разных хромосом по ошибке соединяются друг с другом.
В рамках информационного партнёрства с научно-популярным сайтом biomolecula.ru публикуем журнальный вариант статьи, которая была представлена на конкурс «Био/мол/текст»-2023/2024 в номинации «Своя работа».
Современная планета Земля полна разных биологических систем, взаимодействие которых друг с другом и окружающей средой определяет суть жизни. Но представьте, что вы родились в мире, где любой контакт с внешней средой может оказаться смертельно опасным. Такой была реальность для Дэвида Филлипа Веттера из США, рождённого в 1971 году с тяжёлым иммунодефицитом. Из-за генетической мутации, которая была раскрыта лишь спустя два десятилетия, у Дэвида полностью отсутствовали Т-лимфоциты и почти не работали В-лимфоциты — основные компоненты приобретённого иммунитета. Если коротко, то Т-лимфоциты отвечают за клеточный компонент иммунитета: например, Т-киллеры могут распознавать и убивать клетки, заражённые тем или иным вирусом; а В-лимфоциты составляют основу гуморального иммунитета — они производят антитела. С таким серьёзным нарушением иммунной системы младенец был чрезвычайно уязвим для любых инфекций, что делало обычную жизнь невозможной. Опасаясь за жизнь Дэвида, родители вместе с врачами приняли трудное решение поместить его в стерильный пластиковый пузырь, чтобы защитить от опасных патогенов. По этой причине Дэвида прозвали «мальчик в пузыре». В своей стерильной камере Дэвид почти не контактировал с внешним миром: внутрь попадали только стерильные вещи (еда, вода, одежда, игрушки), к мальчику прикасались исключительно через пластиковые перчатки, торчащие из стенок камеры, а приборы, необходимые для обмена воздуха внутри неё, работали настолько громко, что с ребёнком было трудно общаться. Заточение и постоянная угроза инфекций психологически тяжело сказывались на Дэвиде и его семье, и доктора неустанно искали способы лечения. В 1983 году, когда Дэвиду исполнилось 12 лет, врачи в попытке восстановить иммунитет решили провести ему трансплантацию костного мозга — пересадку здоровых предшественников клеток крови. Донором стала старшая сестра мальчика. Из-за неполной совместимости между братом и сестрой врачи боялись острой реакции «трансплантата против хозяина», при которой пересаженные иммунные клетки начинают атаковать ткани нового хозяина. Поначалу после пересадки всё шло хорошо, но примерно через 100 дней после операции у Дэвида развилась лихорадка, появились сильные боли в животе и кровавый стул. Врачи предположили, что в организме ребёнка всё-таки начала развиваться реакция «трансплантат против хозяина», однако лечение препаратами, подавляющими иммунную систему, не помогало. Дэвид скончался на 124-й день после пересадки. Окончательный диагноз удалось установить только после вскрытия. При посмертном анализе нашли многочисленные опухоли из В-лимфоцитов, разбросанные по всему кишечнику и проникающие в соседние органы. В клетках этих В-лимфоцитов был обнаружен вирус Эпштейна — Барр (EBV). Именно бесконтрольно делящиеся и, вероятно, злокачественные В-лимфоциты, содержащие EBV, стали причиной смерти Дэвида.
Что это за вирус? Он относится к семейству герпесвирусов и заражает В-лимфоциты и клетки эпителия. При некоторых (до сих пор малопонятных) обстоятельствах заражённые клетки становятся опухолевыми, давая начало EBV-ассоциированным B-клеточным лимфомам (опухолям из B-лимфоцитов) и карциномам (опухолям из клеток эпителия). Почти 2% всех случаев смерти от злокачественных опухолей в мире связаны с инфекцией вирусом Эпштейна — Барр. По разным оценкам, вероятность заражения этим вирусом детей до 5 лет — 70%, у лиц от 5 до 15 лет эта вероятность возрастает до 80%, ну а если речь о взрослом человеке, то с 90—95%-ной вероятностью он заражён EBV.
Первичная инфекция EBV обычно случается в детстве и проходит незаметно, не вызывая явных симптомов. Подростки и взрослые могут заметить, что заразились EBV: острая инфекция у них часто сопровождается лихорадкой, воспалением лимфоузлов, болями в горле, мышцах и слабостью. Такое состояние, вызванное вирусом Эпштейна — Барр, называется инфекционным мононуклеозом, или «болезнью поцелуев», так как чаще всего вирус передаётся от человека к человеку через слюну. Мононуклеоз получил своё название из-за характерной картины мазка крови, в которой обнаруживается большое количество клеток, напоминающих моноциты, — ещё один тип иммунных клеток крови. Эти клетки на самом деле не моноциты и даже не заражённые B-лимфоциты, a нетипичные T-лимфоциты — армия иммунной системы, вышедшая на борьбу с EBV.
Активность первичной инфекции постепенно затухает, и она переходит в стадию хронической, избавиться от которой невозможно. Вирус находится в ядре B-лимфоцитов в виде отдельной кольцевой двухцепочечной ДНК, с которой могут считываться вирусные РНК. Эти РНК, в свою очередь, служат матрицей для синтеза вирусных белков. То есть всё работает как обычно, так же как у хозяина: ДНК → РНК → белок.
EBV может проявлять себя в двух принципиально разных формах. В большинстве случаев у здоровых людей вирус существует в В-лимфоцитах в «спящей» форме, известной как латентность (или латентная инфекция). При латентной инфекции вирусная ДНК синтезирует небольшое количество вирусных РНК и белков, но не производит новые вирусные частицы, а копирование (репликация) вирусной ДНК случается только при делении клетки — чтобы передать копии вирусного генома дочерним клеткам. Латентности, в свою очередь, тоже делятся на несколько форм (0, 1, 2, 3), где от латентности 0 до латентности 3 возрастает количество производимых вирусных белков. Именно в латентной форме «0» вирус прячется от иммунной системы в заражённых B-лимфоцитах, так как из-за малого количества вирусных продуктов эти клетки для иммунной системы неотличимы от обычных B-лимфоцитов.
Жизненные факторы, такие как стресс, ухудшение иммунитета, воспаление или приём определённых препаратов, могут инициировать переход латентной инфекции в активную форму. С вирусной ДНК начинает синтезироваться много вирусных РНК и белков, вирусная ДНК интенсивно копируется, и заражённая клетка собирает множество вирусных частиц. Вновь образованные вирусные частицы высвобождаются из заражённой клетки, вызывая её разрыв (лизис), и заражают другие клетки, продолжая цикл инфекции. Такая форма инфекции EBV называется литическим циклом (или реактивацией). Зачастую всё же реактивация EBV не доходит до настоящего литического цикла с разрывом клетки, полной вирусных частиц, а ограничивается синтезом белков литического цикла в больших количествах (так называемый абортивный литический цикл).