После проникновения в организм жертвы вирус полиомиелита еще несколько недель выходит с калом, реплицирует и присутствует в кишечнике и глотке еще от одной до двух или трех недель после инфицирования. Соответственно, карантинные меры были и остаются бессмысленными, если только они не проводятся несколько недель, пока полиовирус выводится из организма с экскрементами42.

Размножившись в достаточной мере в лимфоидных тканях кишечника и глотки, вирус проникает в кровоток и, вероятно, по нервным путям, доходит до ЦНС. Вирус полиомиелита выделялся из крови пациентов с мягкой абортивной формой болезни (при которой центральная нервная система не поражается) и за несколько дней до появления явных клинических признаков поражения ЦНС у пациентов, у которых позднее развивался паралитический полиомиелит. Стратегия вакцинации заключается в том, что вирусу дают возможность реплицироваться в пищеварительном тракте и дыхательных путях – его обычном месте проникновения в организм будущего пациента. Репликация вирусов затем стимулирует иммунный ответ, и таким образом предотвращается их перенос в кровоток и к ЦНС.

Полиовирус инфицирует лишь определенные подгруппы нервных клеток и в процессе размножения повреждает или разрушает эти клетки. Большие так называемые клетки переднего рога спинного мозга поражаются особенно сильно. Так как эти клетки передают информацию, которая контролирует моторные функции рук и ног, неудивительно, что полиовирусная инфекция проявляется как слабость конечностей, предшествующая параличу. В особо серьезных случаях инфекция поражает и другие нейроны, включая и нейроны из стволовой области мозга, где контролируются глотательные и дыхательные функции. Обычно, однако, клетки коры головного мозга, области мозга, связанной с обучением, – не затрагиваются, так что интеллект и когнитивные функции остаются неповрежденными. Самая страшная форма полиомиелита – поражение легких и глотки – встречается очень редко даже во время самых ужасных эпидемий. Когда такое случалось, единственной опцией было поместить больного в печально известное «железное легкое»[25], чтобы нагнетать воздух в легкие пациента и откачивать его из них. Без такого приспособления смерть была неминуема. Если парализованные дыхательные мышцы восстанавливались, и пациент находился в «железном легком» недолго, выздоровление было возможно.

Первый механический респиратор, получивший широкое распространение, был изобретен в 1929 году инженером Филиппом Дринкером и физиологом Льюисом Шоу, работавшим в Гарвардской школе общественного здравоохранения. В виде эксперимента воздух закачивался и откачивался из коробки, в которой поддерживалась жизнь кошки с парализованными дыхательными мышцами. При коммерческой поддержке Дринкер сумел разработать респиратор подходящих размеров для человека. Дыхательный аппарат Дринкера, или «железное легкое», представлял собой жесткий цилиндр, в который помещали больного, и через равные интервалы в цилиндре создавалось то высокое, то низкое давление. Однако во время очень серьезной эпидемии полиомиелита в Копенгагене в 1952 году с уровнем заболеваемости 238 больных на каждые 100 000 населения количество пациентов, которые не могли самостоятельно дышать и глотать, намного превосходило число имеющихся «железных легких». Эта экстренная ситуация потребовала найти более простое и удобное решение. Найденный подход использовал принципы анестезии, вентиляции положительного давления – закачивание воздуха прямо в парализованные легкие через трубку, вставленную непосредственно в трахею. По сути, методы из операционной адаптировались для работы в отделении больных полиомиелитом. Спроектированные позднее механические респираторы, нагнетающие воздух, в конце концов заменили «железные легкие». Однако даже в 2007 году жизнь примерно 30–40 пациентов в Соединенных Штатах все еще оказалась зависящей от «железного легкого». Одна из них, Диана Оделл из Джексона, штат Теннесси, заболевшая полиомиелитом, когда ей было три года, провела внутри «железного легкого» почти 60 лет, подключенная к нему 24 часа в сутки. Она умерла в 2008 году. Поддержание ее жизни обходилось в 1000 долларов США в неделю, и, что возмутительно, в возмещении расходов по программе медицинского страхования было отказано. Эти расходы оплачивались частными жертвователями и Фондом здравоохранения Западного Теннесси.

Пожалуй, самое обычное последствие заражения человека вирусом полиомиелита – это бессимптомное, обычно протекающее в легкой форме короткое заболевание. Правда, и за этот относительно короткий срок вирус может реплицировать и широко распространиться по организму. Из тех, кто действительно заражен вирусом полиомиелита, меньше 1–2 % оказываются парализованными. Самые обычные проявления заражения (более чем у 98 % инфицированных вирусом) – это лихорадочное состояние, слабость, сонливость, головная боль, тошнота, рвота, запор или больное горло, все это в разных комбинациях. Такие заболевшие выздоравливают через несколько дней. В ином случае значительно меньшее число пациентов страдают от оцепенения и болей в задней части шеи, которые продолжаются от двух до 10 дней. И у еще меньшего числа больных (менее 1 %) заболевание приводит к параличу конечностей, а иногда поражаются и мозговые центры, контролирующие дыхание.

Понимание того, что вирусы полиомиелита проникают в пищеварительный тракт и размножаются там, прежде чем попасть в нервную систему, позволило исследователям преодолеть главный камень преткновения в борьбе с болезнью. И все же оставалось еще два препятствия, которые нужно было преодолеть на пути к созданию эффективной вакцины. Первое заключалось в необычной сложности полиовируса по сравнению с вирусами оспы или желтой лихорадки, на основе которых были успешно разработаны вакцины. Иммунитет к оспе или желтой лихорадке зависит от защиты против одного вирусного штамма. Вирусы же полиомиелита, напротив, представляют собой три совершенно различных штамма. Таким образом, любая эффективная вакцина должна была включать все три серотипа. Но осознание этого пришло только в 1930-х годах в связи с работой Макфарлейна Бёрнета33. Кроме того, его открытие было принято не сразу. Кропотливая работа Классификационного комитета, основанного Национальным фондом по борьбе с детским параличом в Соединенных Штатах, наконец разрешила проблему с тремя штаммами полиовируса в 1949 году. Достичь этого удалось, определив тип более чем 195 изолятов различных полиовирусов, полученных отовсюду. Тесты главным образом проводились на обезьянах, потому что тогда никто еще не имел возможности пассировать вирусы в выращенных клетках. Последним препятствием оставалось собственно создание вакцины. Существенным вкладом Эндерса, Уэллера и Роббинса была их разработка тканевой культуры, которой можно было легко манипулировать для выращивания в ней вирусов полиомиелита44. Обнаружив, что им не нужно использовать клетки нервной системы, которые сложно культивировать и сложно сохранять живыми в питательной среде, и их можно заменить другими, не нейронными клетками, в которых вирусы прекрасно реплицировались бы, произошел поворотный момент – они наконец смогли успешно получить свою клеточную культуру, за что и были награждены Нобелевской премией в 1956 году13. Теперь, когда были выполнены все три условия, можно было приступать к созданию вакцины.