Прошло 140 лет с момента открытия микробной теории немецким ученым Робертом Кохом. Кох был первым, кто доказал, что причиной инфекций являются крошечные невидимые микроорганизмы, а вовсе не «грязный воздух», как было принято считать. Развитие оптических микроскопов сыграло большую роль в этой революции: теперь каждый мог своими глазами увидеть формы жизни, виновные в болезнях. Меня удивляет, что 140 лет спустя мы все еще диагностируем как наличие, так и тип инфекции с помощью методов, которые практически не изменились за это время. Чтобы узнать тип инфекции Кристофера, мы взяли у него кровь, мокроту и мочу на анализ. После этого мы окрасили эти телесные жидкости кристаллическим фиолетовым красителем Грама и посмотрели на результат в микроскоп. Весь этот процесс до сих пор остается сложным, неточным и долгим. За время определения возбудителя многие пациенты с тяжелой инфекцией успевают либо выздороветь, либо умереть. Есть несколько новых методов, которые могут оптимизировать этот процесс. В ходе одного из них сначала идентифицируются крошечные фрагменты генетического материала (ДНК и РНК), а затем просматривается сложная электронная база данных, чтобы определить принадлежность установленных последовательностей уже известному микробу. При другом методе микробы из образцов разрывают на микроскопические части, на которые затем направляют лазерные лучи, чтобы определить их относительный вес и коэффициент отражения. После этого характеристики фрагментов пытаются соотнести с характеристиками известных микробов.

Раньше считалось, что причиной заболеваний является «грязный воздух». Только 140 лет назад Роберт Кох доказал, что болезни вызывают инфекции.

Все эти тесты, какими бы точными они ни были, показывают лишь то, что есть. Они не определяют, что именно вызывает заболевание и многие другие важные вещи. Это имеет большое значение, потому что многие микробы являются комменсалами, то есть бактериями, которые не только мирно сосуществуют с нами изо дня в день, но и положительно воздействуют на наше здоровье. Вместе с командой талантливых ученых из Кардиффского университета мы изучали возможности человеческой иммунной системы, которая на протяжении шести миллионов лет по-разному реагировала на разные типы инфекций. Мы исследовали более 300 веществ, вырабатываемых иммунной системой при заражении различными микробами. Затем мы использовали методы, обычно применяемые в экономике и разработке искусственного интеллекта, чтобы определить, на какие микробы человеческое тело запускает ответную реакцию.

Не все микробы вызывают болезни в теле человека, многие из них сосуществуют с нами изо дня в день.

В течение десяти лет с момента моей встречи с Кристофером мы изучали иммунную систему человека с помощью метода, основанного на расширенном анализе данных экономических систем, но сегодня нам доступен новый метод диагностического тестирования на инфекции. Если бы у меня была возможность вернуться в прошлое, то я смог бы ответить на один из вопросов родителей Кристофера, а именно: «Чем вызвано его заболевание?» Я бы сказал, какие микробы присутствовали в организме их сына и какие медленно его убивали.

* * *

Когда пятилетнюю Сэм привезли в больницу, на ней была ярко-зеленая футболка с динозавром. По словам ее матери, она была так помешана на динозаврах, что они с мужем регулярно водили девочку в ресторан, где детям давали цветные мелки и раскраску с доисторической тематикой. После ужина в этом ресторане, состоявшегося накануне, у Сэм началась диарея. Как только мать заметила в стуле ребенка кровь, она незамедлительно отвезла дочь в больницу. Она все сделала правильно. Через 12 часов у девочки развилась тяжелая почечная недостаточность, из-за которой ее пришлось подключить к аппарату диализа.

Сэм, вероятно, подхватила инфекцию, когда ела курицу. Бактерия-возбудитель не поглощала фиолетовый краситель, следовательно, она не была грамположительной. У других грамотрицательных бактерий клеточная стенка инициирует сложный водопад иммунных реакций, который постепенно набирает силу. Болезнь Сэм была вызвана типом грамотрицательных бактерий под названием Escherichia coli 0157 (особенно опасный подтип E-coli). Эти микробы, которые иногда можно обнаружить в мясе птиц, запускают масштабный процесс физиологической и химической активации. Если его не остановить, он может привести к почечной и сердечной недостаточности, скоплению жидкости в легких, повсеместному кровотечению и пугающе быстрой смерти. Из-за этого снежного кома Сэм всего за несколько часов превратилась из улыбчивой девочки, обожавшей динозавров, в пациентку в критическом состоянии. Переменной, которая не дает этому процессу случаться с каждой бактерией, попадающей к нам в тело, является иммунный ответ самого человека.

У иммунной системы тела есть несколько контуров обратной связи, которые, подобно термостату в доме, в норме сохраняют оптимальную «температуру» иммунного ответа, позволяющую убивать и подавлять бактерии, не давая им продолжать борьбу. Так происходит не всегда. Если выставленная на термостате температура слишком низкая, микробы начинают быстро размножаться, и инфекция набирает обороты. Такое случается, например, когда человек принимает сильнодействующие препараты вроде стероидов, которые ослабляют иммунную систему ради контроля над такими заболеваниями, как ревматоидный артрит. Точно так же, если температура слишком высокая, может развиться полиорганная недостаточность. Это связано не напрямую с бактерией, а с иммунным ответом, который набирает силу внутри тела. В случае Сэм ее иммунная система «перегрелась» из-за слишком сильных сигналов, которые посылала Escherichia coli 0157. Хотя мы до сих пор не знаем точно, почему это происходит, нам известно, что некоторые люди заранее запрограммированы на слишком низкую или слишком высокую температуру.

Еще до создания в 2001 году карты всех генов человеческого генома в рамках проекта «Геном человека» было ясно, что даже небольшие отличия в генетическом коде, присутствующие внутри каждого из нас, имеют важнейшее значение не только для того, разовьется ли заболевание, но и для его исхода. Это становится очевидно на примере такой болезни, как муковисцидоз (системное наследственное заболевание с тяжелыми нарушениями органов дыхания). Единственная ошибка в генетическом коде приводит к тяжелому заболеванию, ограничивающему жизнь человека. Из-за этой ошибки пациент с муковисцидозом живет в среднем всего 40 лет. Моей последней пациенткой с этим страшным диагнозом была удивительно сильная, вдохновляющая и независимая 45-летняя женщина, которой была сделана успешная трансплантация легких.

Такой драматический генетический бросок костей — скорее исключение, чем правило. Обычно генетические вариации влияют лишь на вероятность определенных рисков и исходов заболевания. Например, наличие генетической вариации гена BRCA1 удваивает риск развития рака груди на протяжении жизни женщины. Тем не менее около 50 % женщин с геном BRCA1 так и не заболевают этим видом рака.

Пути, которыми организация генетического материала влияет на инфекции, постепенно становятся все более понятными. Во-первых, определены вариации генов, которые ассоциируются с повышенным риском развития некоторых инфекционных заболеваний. Наиболее хорошо описано снижение риска заболевания малярией у пациентов, которые являются носителями относительно безвредного