Еще одна, ранее малоизвестная вирусная инфекция, чикунгунья (chikungunya), передается азиатским тигровым комаром Aedes albopictus. Со временя открытия вируса в Танзании в 1953 году болезнь, возбудителем которой он является, распространялась исключительно в развивающихся странах Азии и Африки. Однако в 2005–2006 годах массовая эпидемия вирусной инфекции чикунгунья прошла по острову Реюньон, географической единице, расположенной у берегов Мадагаскара и находящейся под управлением Франции. Более 40 % населения острова в 785 000 человек заразились этим вирусом, который вызвал сильные головные боли, боли в мышцах и суставах, сыпь, после чего наступала полная обездвиженность. В ряде случаев понадобилась госпитализация. Затем чикунгунья быстро распространилась на окружающие Реюньон острова в Индийском океане: Коморские острова, Сейшелы, Майотту, Маврикий – и оттуда на Индию, где были инфицированы 1,5 миллиона человек. При популярности этих островов Индийского океана среди отдыхающих и быстроте перелетов из Европы и Америки на эти острова и обратно болезнь вскоре разразилась в Италии и Франции и была импортирована в Северную Америку и Карибский бассейн. Взрывной характер эпидемии был обусловлен двумя факторами. Во-первых, во время первоначальной вспышки 2005 года вирус прошел точечную мутацию, приводящую к замене одной-единственной аминокислоты, что позволило ему реплицироваться более производительно в организме комара-хозяина. Новообразовавшаяся форма вируса размножалась почти в сто раз лучше и в больших количествах в слюнных железах комаров, значительно увеличивая распространение инфекции после 2005 года. Во-вторых, комар-переносчик смог добраться до новых мест обитания по всей Европе, Северной Америке и Карибского бассейна. Подобно вирусной инфекции чикунгунья, заболевания, вызванные вирусом Западного Нила и вирусом лихорадки Зика, передаются с укусами комаров.

Если бы эффективные вакцины против этих болезнетворных микроорганизмов были созданы, важнейшим положительным результатом их применения стало бы ограничение распространения этих вирусов. Рассмотрим вирус кори как пример контроля над крайне инфекционным возбудителем. Даже при охвате противокоревой вакцинацией 98 % населения в Соединенных Штатах внушительное число людей остаются не защищенными от этой вирусной инфекции (2–3 % населения в примерно 300 миллионов составляет около 6–9 миллионов человек). Когда какой-нибудь конкретный вирус распространяется среди группы населения, он стимулирует появление низкого уровня инфекции у людей с иммунитетом. Результатом становится иммунная реакция, похожая на ту, что возникает при ревакцинации, и даже превосходящая ее. Но люди, не обладающие иммунитетом против этой инфекции, особенно восприимчивы к ней. Путешественники, возвращающиеся из мест, где случилась эпидемия кори, как та, что охватила сейчас части Восточной Европы, Африки, Филлипинских островов или Японии, могут привезти в себе вирус в инкубационном состоянии в Соединенные Штаты. В случае если это приведет к вспышкам заболевания, скорее всего, будут проведены массовые вакцинации людей в окружающих очаг районах. При всеобщей вакцинации практически каждый человек будет защищен от болезни, и эпидемия, которая могла бы начаться в противном случае, будет взята под контроль.

К несчастью для инфицированных вирусом лихорадки Ласса или хантавирусом, вакцины, которая могла бы предупредить возникновение возбуждаемых ими болезней, еще не существует. Вакцина против вируса лихорадки Эбола прошла испытания в 2019 году с неубедительными результатами. Даже если бы такая вакцина оказалась эффективной, ее вряд ли стали бы использовать в странах с низкой заболеваемостью этими инфекциями. Тем не менее экзотические вирусы из Африки, несмотря на редкость случаев заболевания ими, проникли и в Соединенные Штаты и в другие страны. Хотя у себя на родине хантавирус не вызывал массовых эпидемий, вирусы Ласса, Эбола, Зика и лихорадка Западного Нила становились их причинами.

Как появляются такие новые вирусы? Существует пять основных путей для этого. Во-первых, вирус может изменить свое поведение и увеличить вирулентность (способность инфицировать) по мере своего развития посредством изменений своего генетического материала. Типичными для этого являются реассортация вирусных генов, рекомбинация одного из вирусных генов или мутация внутри одного вирусного гена. Реассортация происходит, когда вирус с многочисленными генными сегментами меняется одним или несколькими сегментами с другим вирусом и образовывает новый вирус.

Лабораторные исследования показывают, что «новый вирус», созданный при помощи таких изменений, может быть намного вредоноснее (более вирулентным), чем «родительские» вирусы, а болезнь, им возбуждаемая, из легкой и контролируемой инфекции превращается в тяжелую и часто смертельную. Например, вирус лимфоцитарного хориоменингита, который поражает грызунов, принадлежит к семейству аренавирусов, куда входит и вирус лихорадки Ласса. У этих вирусов РНК состоит из двух частей (так называемые открытые рамки считывания), а в каждой субгеномной РНК содержится два гена. Три из нескольких штаммов вируса лимфоцитарного хориоменингита названы либо в честь тех, кто их открыл (Чарльза Армстронга и Эрика Трауба), либо в память о пациенте, из организма которого вирус был извлечен (WE). Во время экспериментов ни один из этих штаммов не вызвал заболевания у мышей популяции BALB. Но если происходит реассортация генов, так что кусочек РНК штамма Армстронга присоединяется к большему куску РНК штамма Трауба или WE, вновь образованный штамм Трауба убивает 88 % зараженных им мышей, а новый WE-штамм убивает их всех3,4. На самом деле многие вирусы обмениваются сегментами генома и становятся болезнетворными5,6. Что касается людей, то замена одного из генов человеческого гриппа геном гриппа птичьего или свиного привела к появлению новой формы вируса человеческого гриппа, нанесшего невосполнимый ущерб человечеству (см. главу 18)7.

Другой способ для вируса превратиться из безвредного в смертоносный – это рекомбинация, замена одного из генов внутри единственного сегмента для образования нового вируса. Еще одно генное изменение – одна или несколько точечных мутаций в гене, приводящих к замене одной или нескольких аминокислот в кодируемой последовательности белка, формируя таким образом новый штамм вируса. Процессы реассортации, рекомбинации и точечной мутации проиллюстрированы на рисунках 9.1, 9.2 и 9.3.

Такие точечные мутации происходят одна на 10 000 или 100 000 базовых репликаций в РНК таких вирусов, как Ласса, Эбола или хантавирус. Большая популяция вирусных мутантов, отличающихся от родительских вирусов, образуется в процессе непрерывной репликации вирусов. Те немногочисленные мутанты, которым удается выжить, могут превосходить своих родителей, могут привлекаться другими клетками и размножаться в них, могут обладать более высокой болезнетворностью. Именно в результате таких превращений и мутировал вирус чикунгунья.

Второй путь появления новых вирусов возникает из-за повышения уязвимости инфицированного хозяина перед вредоносностью патогена. Это может быть спровоцировано поведением инфицированного или его социальным окружением, а также ослаблением иммунной системы, например, из-за приема иммуносупрессивных препаратов.