Разные разности

…проект ИТЭР по созданию крупнейшего в мире термоядерного реактора прошел важную веху — на место установлено основание криостата, самая большая и тяжелая часть токамака (28 мая 2020 года, https://www.iter.org/newsline/-/3449)...

…созданная в Институте прикладной физики установка «Спрайт» позволяет формировать крупномасштабный импульсный разряд в воздухе, подобный высотным разрядам — спрайтам и гигантским джетам — в интервале 70—90 км («Геомагнетизм и аэрономия», 2020, 60, 3, 365–374)…

…вскоре будут опубликованы новые калибровочные кривые для радиоуглеродного датирования археологических и палеонтологических образцов, составленные с учетом изменений содержания в воздухе углерода-14, причиной которого были, в частности, сжигание ископаемого топлива и взрывы ядерных бомб («Nature», 2020; doi: 10.1038/d41586-020-01499-y, полный текст)…

…метод лучевой георадарной томографии впервые использован для изучения внутреннего строения ствола живого дерева; он позволяет избежать повреждений, обладает высокой разрешающей способностью, дает информацию о диэлектрической проницаемости внутри ствола и, следовательно, влажности («Лесоведение», 2020, 3, .274–286)…

…бактерия Shewanella oneidensis может контролировать катализируемую металлом полимеризацию радикалов, поглощая кислород из среды и создавая поток электронов на металл («Nature Chemistry», 2020; doi: 10.1038/s41557-020-0460-1)…

…созданы структуры для фотосинтеза, более эффективного, чем природный, — капли размером с клетку, содержащие мембраны хлоропластов шпината и компоненты ферментативного цикла для синтеза органических молекул из углекислого газа («Science», 2020, 368, 6491, 649–6544; doi: 10.1126/science.aaz6802)…

…исследована регуляция ферментов, отвечающих за разложение нафталина у штамма Pseudomonas putida BS3701, который входит в состав препарата MicroBak для восстановления загрязненной нефтяными углеводородами почвы, а также влияние на этот процесс дефицита азота и железа («Frontiers in Microbiology», 2020, doi: 10.3389/fmicb.2020.01217, полный текст)…

…впервые экспериментально доказано, что в условиях умеренного загрязнения дизельным топливом морской воды красная водоросль Palmaria palmata способна к поглощению и деструкции нефтепродуктов («Биология моря», 2020, 46, 2, 135–141)…

…каждая третья женщина европейского происхождения имеет «неандертальский» вариант рецептора гормона прогестерона, связанный с повышенной рождаемостью, более редким кровотечением на ранних сроках беременности и меньшим количеством выкидышей («Molecular Biology and Evolution», 2020; doi: 10.1093/molbev/msaa119, полный текст)…

…у детей с тяжелыми нарушениями речевого развития значительно чаще, чем предполагалось ранее, выявляются вестибулярные дисфункции; всестороннее аппаратное обследование вестибулярной системы должно стать для них обязательным («Физиология человека», 2020, 46, 3, 83–89)…

Вакцины – какие, сколько и на какой стадии?

Даже когда острая фаза пандемии COVID-19 закончится и меры карантина больше не будут нужны, сам вирус никуда не денется, а продолжит жить среди нас. Самый эффективный способ от него защититься – сделать вакцину.

Весь мир сейчас с надеждой смотрит на ученых, которые работают над созданием вакцины против коронавируса. Этой приоритетной задачей занимаются десятки лабораторий в мире. Агрегатор всех вакцин и лекарств против COVID-19 создал на своем сайте Институт Милкена (США). В нем уже насчитывается 123 (!) вакцины. Большая часть их проходит доклинические исследования на животных, но для 11 вакцин указано, что они перешли в фазу клинических исследований.

Есть ли в этой базе российские вакцины? Есть. Шесть вакцин разрабатывает Научный центр вирусологии и микробиологии «Вектор», одну – Санкт-Петербургский НИИ вакцин и сывороток, две – российская компания BIOCAD. Все они находятся на стадии доклинических исследований. И все эти девять российских разработок ВОЗ включила в перечень перспективных вакцин против вируса SARS-CoV-2.

Смысл вакцинирования в том, чтобы в безопасной форме «познакомить» организм с новым для него патогеном. Вакцина в той или иной форме содержит фрагмент инфекционного агента – антиген, вызывающий ответ иммунной системы в виде образования специфических антител. При этом некоторые лимфоциты, Т-клетки и В-клетки, сохраняют память на этот антиген, так надолго формируется иммунная память. Когда вакцинированный человек сталкивается с тем же антигеном, клетки памяти активизируются, и иммунный ответ развивается быстро. Это означает, что Т-клетки (Т-киллеры) быстро синтезируют токсичные для патогена вещества, а В-клетки быстро нарабатывают специфические к нему антитела. Быстрый иммунный ответ не даст развиться заболеванию, или же, если человек все же заболел, он перенесет этот недуг в легкой форме.

Для создания вакцин можно использовать разные методы, и практически все эти методы ученые сегодня применяют в построении защиты против вируса SARS-CoV-2. В атаке на него задействуют весь имеющийся арсенал, ибо никто не знает, какой тип вакцины пройдет испытания и спасет человечество.

Вакцины можно изготовлять непосредственно из штаммов бактерий или вирусов, либо в живом, но ослабленном, либо в убитом виде. В первом случае используемый патоген называют аттенуированным, во втором случае – инактивированным. Это самые традиционные и до сих пор самые распространенные типы вакцин. Среди разработок вакцин против SARS-CoV-2 такие тоже есть. Например, китайская компания Sinovac успешно протестировала на животных вакцину из инактивированного вируса. У мышей, крыс и макак-резусов после вакцинации образовались иммуноглобулины IgG – антитела, специфичные для S-белка вируса SARS-CoV-2 и его рецептор-связывающего домена. Результаты испытаний опубликованы в препринтной статье.

Более современный метод – рекомбинантные белковые вакцины, содержащие фрагменты вирусных белков, на которые вырабатывается иммунный ответ. Чаще всего это S-белок, взаимодействующий с рецептором для вхождения вируса в клетку. Две такие вакцины разработаны в центре «Вектор», белковую вакцину сделали также в Санкт-Петербургском НИИ вакцин и сывороток и в российской компании BIOCAD, сейчас они проходят доклинические исследования.

Для создания вакцины используют и другие вирусные векторы, например, аденовирусы, вирусы гриппа и др. В этом случае в инактивированный другой вирус вставляют ген антигенного белка коронавируса и в таком виде нарабатывают в культуре клеток. Российские вакцины на основе вирусных векторов (кори, гриппа А, везикулярного стоматита) разрабатывают и испытывают в «Векторе», вакцину такого же типа сделали и в компании BIOCAD.

Еще один современный тип вакцины – ДНК-вакцины. Они чаще всего состоят из кольцевой ДНК – плазмиды, в которую вставлены гены возбудителя, в данном случае, вируса. Эта ДНК проникает внутрь клетки, где она синтезирует вирусный белок, который служит антигеном, вызывая иммунный ответ.

Есть и РНК-вакцины, работающие на основе вирусной РНК. Чаще всего вакцина содержит фрагмент РНК, который производит S-белок. Одну вакцину такого типа уже начали испытывать на людях – в лидеры вышла разработка американской компании Moderna Therapeutics. Выпущена опытная партия вакцины, на первом этапе медики будут проверять ее безопасность на здоровых добровольцах. Эта вакцина содержит РНК, кодирующую стабилизированную форму S-белка вируса. Среди отечественных разработчиков РНК-вакцину создают в «Векторе» и в компании BIOCAD, они проходят доклинические исследования. Над созданием РНК-вакцин работают во всем мире, в том числе в Китае. Похоже, что сегодня именно этот тип вакцин имеет важное преимущество – РНК-вакцина может быть сделана и наработана в достаточном количестве быстрее, чем вакцины традиционного типа.

Коронавирусы: в семье не без урода

Возбудитель пандемии COVID-19, новый коронавирус SARS-CoV-2, относится к семейству коронавирусов, в котором насчитывается 40 видов. Все они имеют схожее строение, о котором мы уже писали. Но не лишне и повторить. Это РНК-вирусы с довольно крупными по размеру вирусными частицами (вирионами) – 100-120 нм. В центре вириона находится генетический материал – молекула РНК в комплексе с белком (нуклеокапсид). Молекула РНК у них тоже крупная – около 30 тысяч нуклеотидов. Белковая оболочка, капсид, у коронавирусов ощетинивается шипами «короны». Шипы образованы S-белком (или спайк-белком), именно он связывается с рецептором на клеточной мембране и обеспечивает проникновение вируса в клетку. Поверх белкового капсида коронавирусы снабжены дополнительной оболочкой – суперкапсидом из двойного слоя липидов.

Коронавирусы размножаются в клетках млекопитающих и птиц, а некоторые – в клетках человека, причем по степени патогенности для человека они очень отличаются. Большинство коронавирусов вызывают у человека обычную острую респираторную инфекцию (ОРВИ), как и множество других вирусов из разных семейств. Таковы коронавирусы HCoV-229E, HCoV-NL63, HCoV-OC43, HCoV-HKU1 (буква H в названии означает, что они «человеческие»). По разным оценкам, коронавирусы становятся причиной от 12% до 20% ОРВИ.  

На них никто особенно не обращал внимания, пока в 2002 году в Китае не случилась вспышка атипичной пневмонии (TOPC). Ее возбудителем был коронавирус SARS-CoV. Как следует из названия, он весьма похож на возбудителя нынешней пандемии COVID-19. Для проникновения в клетку он использует тот же рецептор АС2. До того, как возбудитель атипичной пневмонии стал заражать человека, его хозяевами были летучие мыши. Атипичная пневмония в 2003 году распространилась на другие страны и континенты; эпидемией были охвачены 29 стран, болезнь диагностирована у 8098 людей, 774 из них умерли. Если сравнить ее с нынешней пандемией COVID-19, то заболевших было несопоставимо меньше, но смертность достигала почти 10%, что гораздо выше, чем сейчас.

В 2012 году случилась вспышка ближневосточного респираторного синдрома в Саудовской Аравии, ее возбудитель – коронавирус MERS-CoV. К 2015 году эпидемия охватила 23 страны. Заболевания, вызванные MERS-CoV, продолжаются, всего в мире зарегистрировано около 2500 случаев, умерли около 900 человек. Как и с атипичной пневмонией, мы видим, что, по сравнению с COVID-19, число заболевших гораздо меньше, а смертность гораздо выше. MERS-CoV находится в меньшем родстве с новым коронавирусом, чем возбудитель атипичной пневмонии: так для проникновения в клетку он использует другой рецептор, DPP4.

На распространение заболевания и смертность от него влияют множество свойств вируса, которые у возбудителя COVID-19 еще недостаточно изучены: вирулентность, механизмы передачи, инкубационный период, способность к бессимптомной передаче, выработка иммунитета и пр. Сейчас во всем мире секвенируют геномы SARS-CoV-2, чтобы оценить скорость и особенность его эволюции, что очень важно для создания вакцины. Пока что ясно, что он эволюционирует не очень быстро, скорость возникающих в нем мутаций меньше, чем у вируса гриппа.

Интересное исследование, в котором на молекулярном уровне сравнивали разные коронавирусы, провел эволюционный биолог и вирусолог Евгений Кунин, сотрудник Cold Spring Harbor Laboratory, эта работа опубликована в виде препринта. Евгений Кунин и его коллеги задались вопросом, есть ли отличия на уровне генов и белков у коронавирусов с высокой патогенностью (SARS-CoV, MERS-CoV и SARS-CoV-2) от менее опасных вирусов того же семейства. Для сравнения тех и других ученые привлекли метод нейронных сетей. Этим методом им удалось найти 11 участков в геномах, которые отличают высокопатогенные коронавирусы от менее патогенных, из них 4 вызывают изменения в белках вируса.

Эти участки были достаточно большими – не замены отдельных нуклеотидов, а вставки фрагментов нуклеотидов, инсерции. И эти отличия в геноме вызывали изменения в двух белках вируса. Один белок входит в состав нуклеокапсида (в комплексе с РНК), и смысл его изменений пока не очень понятен. Ученые выяснили, что у высокопатогенных вирусов нуклеокапсидный белок помогает вирусу проникнуть в ядро клетки, хотя пока исследователи не понимают, зачем это надо, и как это может быть связано с патогенностью. Второй белок – это S-белок, в нем происходят изменения, которые облегчают вирусу узнавание рецептора AC2 и слияние вирусной мембраны с клеточной мембраной. Это относилось и к вирусам SARS, и к вирусу MERS, хотя они используют разные клеточные рецепторы. Наконец, у SARS-CoV-2 обнаружилась еще одна вставка, которая позволяет ему узнавать клеточную протеазу (фермент, расщепляющий белок) под названием фурин. Эта самая протеаза фурин расщепляет S-белок на две части – одна часть служит для узнавания рецептора, другая – для проникновения в клетку. И обнаруженная вставка повышает эффективность этого процесса.

…6 марта с мыса Канаверал стартовала миссия Space X CRS-20, которая доставит на МКС 250 пробирок со стволовыми клетками человека; на протяжении месяца они будут развиваться в кости, хрящи и другие ткани в условиях невесомости (https://www.media.uzh.ch/en/Press-Releases/2020/UZH-Space-Hub.html)...

…по мере того как на рынок выходят художественные произведения, разработанные с помощью генеративных алгоритмов и когнитивной робототехники, встает вопрос об авторском праве на них («Nature Machine Intelligence», 2020, 2, 157–160; doi: 10.1038/s42256-020-0161-x)…

…к 2100 году на территориях, где сейчас проживают 1,2 миллиарда человек, температура и влажность ежегодно будут достигать значений теплового стресса («Environmental Research Letters, 2020; doi: 10.1088/1748-9326/ab7d04)…

…ящерицы гребенчатые анолисы, обитающие в городах Пуэрто-Рико, выдерживают более высокие температуры окружающей среды, чем их лесные родственники («Nature Ecology & Evolution», 2020, 4, 652–658; doi: 10.1038/s41559-020-1131-8)…

…около 72,4 тыс. км² территории Сибири пострадали в 2019 году от природных пожаров, это 42% от площади пожаров на всей территории России («Исследование Земли из космоса», 2020, 1, 70–82)…

…выращивание кормов для крупного рогатого скота в западной части Соединенных Штатов вызывает дефицит речной воды, расходуемой для полива; в результате потребление говядины и молочных продуктов становится причиной исчезновения рыбы в регионе («Nature Sustainability», 2020; doi: 10.1038/s41893-020-0483-z)…

…загрязнение воздуха влияет на кишечную микробиоту человека, тем самым способствуя ожирению («Environment International», 2020, 138, 105604; doi: 10.1016/j.envint.2020.105604, полный текст)…

…в восьмом сегменте генома вируса гриппа А найден новый ген NSP8, который сформировался всего 100 лет назад; этот ген имеет высокую степень изменчивости, и, когда его функция будет оптимизирована, может возникнуть новый вирус с непредсказуемыми свойствами («Биохимия», 2020, 85, 3, 449–455)…

…впервые для археологических памятников европейской части России создана абсолютно датированная древесно-кольцевая хронология по дубу протяженностью в 233 года (1074–1306) на основе дендрохронологического и радиоуглеродного датирования годичных колец дубовых могильных досок и элементов гробов средневекового кладбища города Вязьмы («Российская археология», 2020, 1, 9–21)…

…предложен способ формирования в воздухе ультразвукового поля, при котором возможна левитация не только частиц, размером меньше четверти длины волны, но и структур, собранных из прямолинейных отрезков длиной много больше длины волны («Акустический журнал», 2020, 66, 2, 154–162)…

…вопреки существовавшим представлениям, мозг Australopithecus afarensis был больше похож на обезьяний, чем на человеческий; сравнение внутричерепных объемов детенышей и взрослых австралопитеков говорит о длительном росте мозга и долгом периоде обучения («Science Advances», 2020, 6, 14, eaaz4729; doi: 10.1126/sciadv.aaz4729)…

…исследования нижнеплейстоценовых отложений пещеры Таврида в Центральном Крыму выявили присутствие одновременно зайцев и гиполагусов, поддерживая гипотезу об их конкуренции как одной из возможных причин вымирания гиполагусов («Доклады Академии наук», 2019, 489, 6, 651–653)…

…пыльца тыквы вредна для шмеля Bombus impatiens, который кормится на разных растениях; возможно, отпугивание универсальных опылителей выгодно для тыквы, поскольку ее чаще посещают более эффективные опылители, предпочитающие только ее цветки («Scientific Reports», 2020; 10, 3112; doi: 10.1038/s41598-020-58274-2, полный текст)…

…опсины, известные как светочувствительные белки, у мушки дрозофилы отвечают за восприятие горького вкуса («Current Biology», 2020; doi: 10.1016/j.cub.2020.01.068, полный текст)…

…новая методика поиска природных штаммов дрожжей для производства вина типа херес выявила среди 96 штаммов, выделенных из образцов винограда, два наиболее перспективных для дальнейшей производственной селекции («Прикладная биохимия и микробиология», 2020, 56, 3, 275–282)…

…из-за снижения транспортных потоков во время пандемии коронавируса уменьшились сейсмические шумы в коре Земли; специалисты считают, что это облегчит мониторинг слабых землетрясений, вулканической активности и других сейсмических событий («Nature», 2020; doi: 10.1038/d41586-020-00965-x)…

Художник Гариф Басыров

Давным-давно в одной из публикаций «Химии и жизни» было сказано, что нет лучше места для злодеяния, чем граница между системами, точнее, зазор, который на таких границах обязательно присутствует в том или ином виде. Сказано это было про вирусы, биологические и компьютерные, способные внедряться в такой зазор и преодолевать систему безопасности, но этот принцип применим к огромному числу явлений. Вот, к примеру, лежит на столе смартфон, касается своей крышкой столешницы. Казалось бы, спит, и никакой пакости от него не следует ожидать. Ан нет, не спит он, он незаметно передает секретные сведения посторонним через неучтенную разработчиками прореху на границе между столом и смартфоном. Как же это может быть? Ответ в ходе серии экспериментов получили исследователи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе во главе с профессором Чжан Нином (агентство «NewsWise», 27 февраля 2020 года).

Действовали они хитро и использовали два обстоятельства. Первое – голосового помощника, которого разработчики, заботясь об удобстве клиента, но не думая о последствиях, встроили в смартфон. Второе – способность динамика смартфона, в отличие от человеческого уха, воспринимать ультразвук. Опыты выглядели так. На столе лежал смартфон. Под крышкой стола был установлен тайный пьезоэлектрический микрофон. А на торец стола с противоположенной стороны от смартфона направляли генератор ультразвука. Он распространялся по столешнице и переносил сообщения для голосового помощника через стол/смартфоновую границу. Сначала помощника попросили снизить уровень громкости до минимума. Затем велели послать сообщение в банк о переводе денег на счет. Банк, как это принято, прислал код подтверждения. А смартфон, по просьбе ультразвукового злоумышленника, прочитал его вслух. С помощью подстольного микрофона исследователи и узнали секретную информацию. Дальше – больше: помощнику было велено позвонить некоему Сэму, и с ним злоумышленники поговорили, причем окружающие ничего не слышали, ведь общение шло через ультразвук!

Профессор Чжан отмечает, что он испробовал семнадцать моделей смартфонов и лишь с двумя опыт не удался. Максимальное расстояние до генератора ультразвука составило десять метров. Интересно, что материал стола – дерево, металл, стекло – никак не мешали проведению опыта, как и чехол на смартфоне или разлитая на столе вода. Единственным средством защиты оказалась толстая мягкая ткань, закрывшая собой прореху на границе между смартфоном и столом. 

Художник Луис Мурчетс

Загадочное внезапное похолодание, случившееся на планете 13 тысяч лет назад, в начале позднего дриаса, не устает привлекать внимание климатологов. Сейчас есть двое подозреваемых: ледниковое озеро Агассис – от него в Канаде остались Великие озера Манитобы, – воды которого однажды вылились в Северную Атлантику, и кометы, упавшие в Северной Америке, о чем «Химия и жизнь» не раз рассказывала. Теперь же, стараниями Саммер Преториус из Геологической службы США и ее коллег, возник третий участник драмы – ледниковое озеро Миссула, катастрофически опорожнившееся в Тихий океан («Science Advances», 26 февраля 2020 года).

Как показал расчет, из Миссулы, которая лежала в горах современного штата Монтана, за несколько недель вылилось столько воды, сколько Амазонка выносит в океан за 86 лет! Воды Миссулы могли пройти сквозь Берингов пролив, опреснить Северный Ледовитый океан и, вместе с водами Агассиса, надолго остановить Гольфстрим. То есть сделать то, о чем мечтают геотехнологи, предлагающие различные экзотические меры борьбы с глобальным потеплением (см. «Химию и жизнь», 2020, № 1). Гипотеза, впрочем, требует дальнейшей разработки, поскольку непонятно, был ли тогда открыт Берингов пролив. Однако это лишь один эпизод, связанный с богатой историей озера Миссула.

Впервые о том, что в горах Монтаны существовало огромное озеро, заговорили в 20-х годах XX века – эту гипотезу выдвинул американский геолог Джон Харлен Бретц; на заре своей карьеры он изучал огромную систему каньонов на северо-западе Кордильер. Сейчас там лежит пустыня, но Бретц предположил: в древности, по окончании ледникового периода, здесь текли мощные потоки воды. Источником же было высокогорное озеро, сток из которого перегораживала ледяная дамба из сползающего кордильерского ледника. Ее высота порой превышала полкилометра, и оттого в озере накапливались огромные количества воды. При прорыве дамбы вода формировала каньоны.

Геологи встретили гипотезу в штыки. Еще бы, ведь она фактически соответствовала предложенной Жоржем Кювье в начале XIX века концепции катастрофизма. В соответствии с ней, история Земли и жизни на ней состоит из периодов спокойного развития, прерываемого катастрофами, которые резко меняют облик планеты. Катастрофизм был развенчан в конце XIX века эволюционным учением, признан лженаучным, а тут вот такой рецидив случился. Дело дошло до того, что американское геологическое начальство организовало специальную комиссию, которая подвергла Бретца остракизму. Однако ученый не сдавался и доказал: озеро Миссула постоянно разливалось; сейчас геологи насчитали уже 89 вызванных им локальных катастроф за период с 19-го по 14-е тысячелетие. В последний раз – в начале позднего дриаса – Миссула, похоже, поучаствовала в глобальной катастрофе.

Коронавирус в интерьере

Даже когда острая фаза пандемии Ковид-19 закончится и меры карантина больше не будут нужны, сам вирус никуда не денется, а продолжит жить среди нас. Один из способов дальнейшей борьбы с ним – совершенствование принципов конструирования зданий и сооружений. Так сказать, создание архитектуры и интерьеров посткоронавирусной эпохи. Обсуждение этой проблемы можно найти в свежем мини-обзоре, который подготовили Лесли Диец из Орегонского университета и его коллеги («Applied and Environmental Science», 2020, 5, 2, e00245-20).

По их мнению, архитекторы и дизайнеры интерьеров теперь должны учитывать, что этот вирус передается от человека к человеку с каплями слюны, соплей, а также с фекалиями. То есть в виде аэрозоля или грязи на руках. Соответственно, проникнуть в другого человека вирус может либо с воздушным потоком, либо с грязью, которая оказалась на руках при соприкосновении с какой-то поверхностью. Первоначальные оценки, сделанные, скажем, на основании расползания вируса по планете с международными авиарейсами, отправлявшимися из аэропорта Ухани 25 декабря 2019 года по 19 января 2020 года, показали, что один человек может заразить вирусом Ковид-19 до трех человек. Это меньше, чем при кори (12—18 человек), но несколько больше, чем при гриппе, – там максимальный уровень заражения составляет два человека. Однако потом появилась прямая статистика по замкнутым помещениям с большим количеством людей, например на круизном судне «Diamond Princess», простоявшем в самом начале пандемии две недели у берегов Японии; она показала, что заразность вируса Ковид-19 гораздо больше: 5—14 человек.

Так у создателей интерьеров появляется вопрос: как долго вирус может жить вне человека и нельзя ли это время сократить? Прямые эксперименты с вирусом Ковид-19 показали, что меньше всего он живет в виде аэрозоля, распределенного по влажному воздуху, – при влажности 65% половина его частиц погибает спустя 2,74 часа (время полужизни). Дольше всего он живет на пластике: при влажности 40% — 15,4 часа. Далее идут сталь (13,1), картон (8,45) и медь (3,4). Поскольку осевшая на какую-то поверхность вирусная частица может в любой момент подняться с нее, подхваченная потоком воздуха, который приходит в движение из-за проходящего человека, очевидно, что никакой материал дверей, стен, полов в общественном помещении не помешает заражению, если по нему время от времени проходят кашляющие люди, зараженные вирусом.

Поэтому бороться можно лишь средствами личной гигиены. Во-первых, систематически обрабатывать антисептиками поверхности, за которые часто хватаются люди, – дверные ручки, ручки тележек в магазине, клавиатуры банкоматов и платежных терминалов. А во-вторых, тщательнее мыть руки после того, как побывал в общественном здании. Соответственно, необходимые приспособления для санитарной обработки должны быть предусмотрены инструкциями по эксплуатации зданий с большим скоплением людей.

Важнейший атрибут борьбы с распространением инфекции – система вентиляции и кондиционирования. Если это замкнутая система, которая лишь перераспределяет воздух между помещениями, то она не поможет в борьбе с вирусом, а, наоборот, разнесет его по всем комнатам. Казалось бы, должны помочь фильтры. Это не так: стандартные фильтры системы вентиляции улавливают частицы размером 3—10 мкм, а размер вирусной частицы менее 1 мкм. Можно ли поставить более качественные фильтры? Конечно, и такие фильтры существуют. Вот только они быстрее засоряются, а на прокачивание сквозь них воздуха тратится значительно больше энергии. Такие фильтры, отлавливающие частицы размером 0,3 – 10 мкм, применяют, в частности, в больницах. В систему фильтрации воздуха в общественных зданиях без крайней необходимости никто не станет их ставить, чтобы не повышать затраты. Поэтому важнейший способ вентиляционной борьбы с вирусом – это разбавление воздуха помещений уличным воздухом. Тогда концентрация аэрозоля в нем будет падать, соответственно, и уменьшится вероятность заражения посетителей.

Как ни странно, для этого необязательно делать какие-то сложные системы вдобавок к имеющейся вентиляции – достаточно просто время от времени открывать окна. Увы, это можно сделать отнюдь не во всяком здании, поскольку большинство общественных зданий лишено открывающихся окон, а в разного рода гигантских торговых центрах зачастую окон нет вовсе. Вот в них нужно делать отдельную систему подачи свежего воздуха. В любом случае, воздух с улицы потребует затрат энергии на свой нагрев или охлаждение до комфортной температуры.

Другой довольно простой способ борьбы — повышение влажности воздуха. Так, относительная влажность более 60% при комнатной температуре снижает заразность вируса. Тут есть два механизма. Во-первых, во влажной среде капельки аэрозоля оказываются крупнее, значит, они гораздо быстрее оседают на различных поверхностях, убирая вирус из воздуха. А во-вторых, по другим коронавирусам известно, что влага воздействует на их оболочку и несколько ее трансформирует, тем самым лишая вирус возможности присоединяться к клеткам. Увы, игры с влажностью могут привести к развитию плесени, а это окажется похуже коронавируса. Поэтому выше 60% влажность поднять не удастся.

Очень эффективно применение ультрафиолета. Давно известно, что даже простой солнечный свет снижает время полужизни вируса гриппа с 31,6 минуты в темном месте до 2,4 минуты в освещенном (считается, что излучение повреждает генетический аппарат вируса). Коронавирус атипичной пневмонии (SARS) полностью обезвреживается менее чем за две минуты выдержки под ультрафиолетом. Конечно, оконные стекла задерживают значительную часть солнечного спектра, особенно в коротковолновой области, однако солнечный свет – совершенно бесплатный ресурс и его надо максимально использовать для борьбы с коронавирусом. Поэтому в архитектуре общественных зданий посткоронавируса темных закоулков быть не должно – напротив, все должно быть залито солнечным светом.

Конечно, это требование вряд ли применимо к огромным торговым центрам, где окон нет и все освещение – искусственное. Однако и тут есть возможность для борьбы: добавить источники ультрафиолета к освещению. Речь идет не об опасном ультрафиолете в диапазонах УФ-А и УФ-В, а о более коротковолновом свете в диапазоне С, его длина волны 207—222 нанометра. Пока что негативное воздействие на кожу и глаза человека у излучения этого диапазона не выявлено, и, если в широкомасштабных опытах эта безопасность будет доказана, оснащение общественных зданий такими ультрафиолетовыми светильниками окажется важнейшим средством борьбы с коронавирусом, да и с другими вирусами, распространяющимися через воздух. В противном случае можно и нужно включать ультрафиолетовый блок в систему вентиляции для обеззараживания проходящего через нее воздуха.

Отдельно стоит проблема вентиляции в больницах. Там помимо обычных помещений есть такие, в которых давление специально повышено или понижено. Например, в первые помещают пациентов со сниженным иммунитетом, чтобы предотвратить проникновение инфекции извне. Однако если такой пациент заражен коронавирусом, его палата окажется источником внутрибольничной инфекции – благодаря разнице давлений она станет разноситься по всему помещению. С другой стороны, в палаты с пониженным давлением станет засасываться, возможно, зараженный воздух из других помещений. Для предотвращения таких эффектов в новых больницах при входе в такие палаты нужно располагать специальные тамбуры, а все палаты желательно оснастить индивидуальной вентиляцией, связанной с улицей, чтобы воздух разных помещений не смешивался.

Другое помещение, которое в посткоронавирусную эпоху становится весьма опасным, – это офис. С конца ХХ века большую популярность в офисных помещениях приобрела так называемая архитектура «открытого пространства» (open space), когда работники располагаются в огромном помещении без каких-либо разделяющих стен. Считается, что отсутствие границ способствует взаимному обмену идеями. Так вот, эта конфигурация рабочего пространства столь же эффективно способствует обмену бактериями и вирусами. Видимо, это обстоятельство придется принять во внимание в будущем, если оно будет связано с долговременной необходимостью поддерживать социальную дистанцию.

Снижает ли БЦЖ смертность от коронавируса?

Пандемия COVID-19 охватила весь мир, но страны различаются по числу заболевших, по скорости распространения вируса и по показателям смертности. Ученые пытаются анализировать данные и строить гипотезы, объясняющие эти различия. В числе прочих появилась гипотеза, что смертность от COVID-19 ниже в тех странах, где население было массово привито от туберкулеза вакциной БЦЖ. Всемирная организация здравоохранения пока что относится к этому не более как к недоказанной гипотезе и не рекомендует использовать вакцину БЦЖ (Bacillus Calmette-Guérin) для профилактики COVID-19, но при этом объявила о начале двух клинических исследований по этому вопросу.

Гипотеза о защитном действии вакцины БЦЖ появилась в исследовании американских специалистов из Университета Джонса Хопкинса, разместивших статью на портале медицинских препринтов medRxiv. Они сравнили смертность от COVID-19 на 29 марта 2020 года, рассчитанную на 1 миллион населения в 50 странах с наиболее высокой заболеваемостью. При этом они учитывали ВВП на душу населения, возрастную структуру популяции и длительность эпидемии в стране (число дней, прошедших со времени 100-го случая инфицирования). Данные о вакцинировании БЦЖ они брали из ресурса BCG World Atlas.

К сожалению, в статье не уточняется, какие именно страны вошли в анализ, указано только их число: 28 стран, где применяется вакцинация БЦЖ, и 22 страны, где она не применяется. Не совсем ясно, по каким критериям страны отнесены к той и другой категории. На карте BCG World Atlas различают три группы стран – где всеобщая вакцинация проводится сегодня, где она проводилась в прошлом и где всеобщей вакцинации не было, но ее делали отдельным группам населения. (Поскольку третья группа совсем маленькая, можно сделать вывод, что в число 22 стран без вакцинации БЦЖ вошли и те, где она была в прошлом).

Результаты статьи показали, что в странах, применяющих всеобщую вакцинацию БЦЖ, смертность в 5,8 раз ниже, чем в странах, ее не применяющих.

Ранее врачи предположили, что вакцинация БЦЖ, помимо защиты от туберкулезной палочки, повышает неспецифический иммунитет. Увеличивается производство цитокинов, в основном интерлейкина IL-1B, который играет важную роль в иммунном ответе. В рандомизированных исследованиях, проведенных в Индонезии, исследователи выяснили, что вакцинация БЦЖ у взрослых снижает частоту острых респираторных инфекций у людей старше 65 лет.

Авторы статьи указывают на факторы, которые могли повлиять на выводы. Первое – данные по смертности нельзя считать окончательными, они могут измениться. Второе – на смертность влияют принимаемые в стране меры изоляции и социального дистанцирования, которые в данном анализе не учитывали. Третье – недостаточная точность отчетов по тестированию и по смертности в разных странах. Как итог – они ни в коем случае не предлагают применять вакцинирование БЦЖ, чтобы снизить смертность от COVID-19, но пишут, что этот вопрос требует более глубокого эпидемиологического исследования.

Появилась и другая статья на medRxiv, рассказывающая о похожем исследовании, но с другой методикой подсчета. Авторы использовали данные по смертности от COVID-19 на 21 марта 2020 г. Эта деталь стала поводом для критики данной работы, поскольку при этом в расчет не принимали длительность распространения вируса в стране, не учитывали число дней, прошедших с 100-го заражения.

Страны разделили на три категории: с низким, средним и высоким доходом на душу населения. Причем страны с низким доходом (где смертность оказалась почти нулевая) исключили из анализа, поскольку на результат могла повлиять недостоверность учета. Рассматривали только страны со средним и высоким доходом.

В 55 странах, в которых проводилась политика всеобщего вакцинирования БЦЖ, смертность от COVID-19 составила 0,78 ± 0,4 на миллион населения. В 5 странах, которые никогда не применяли всеобщее вакцинирование БЦЖ (Италия, Нидерланды, Бельгия, США, Ливан), смертность оказалась значительно выше – 16,39 ± 7,33 на миллион населения.

Многие развитые страны отказались от вакцинации БЦЖ в 1963—2010 гг., так как заболеваемость туберкулезом во второй половине ХХ века резко снизилась. На примере 28 стран, которые либо применяют всеобщую вакцинацию сейчас, либо применяли раньше, но прекратили (и для которых есть информация, когда ее начали и прекратили) ученые проверили, влияет ли время ее начала на уровень смертности. Они исходили из того, что чем раньше началась вакцинация, тем больше пожилых людей оказалось ею охвачены. И получили положительную корреляцию. Например, в Иране, где вакцинация БЦЖ началась с 1984 года, смертность высока (19,7 на миллион), а в Японии, где она проводится с 1947 г., смертность всего 0,28 на миллион. Бразилия, начавшая всеобщую вакцинацию в 1920 году, имеет еще более низкую смертность – 0,0573 на миллион. Все перечисленные страны проводят всеобщую вакцинацию в настоящий момент. А вот страны, где она была прекращена: в Испании, где вакцинация началась в 1965 и закончилась в 1981 смертность гораздо выше (29,5 на миллион), чем в Дании, где она началась в 1946 и закончилась в 1986 (2,3 на миллион).

Ученые делают вывод, что вакцинирование БЦЖ снижает смертность от COVID-19, причем чем раньше в стране была введена всеобщая вакцинация, тем лучше защита.

Как уже говорилось, эту работу критикуют за то, что в расчетах не учитывалось время начала распространения вируса в стране. Но такой расчет проведен в блоге экономиста Андрея Илларионова и получены результаты, что на 27-й день развития эпидемии в странах, применявших всеобщую вакцинацию БЦЖ в прошлом, смертность в 5 раз выше, чем в странах, применяющих ее в настоящее время; а в странах, никогда не применявших всеобщую вакцинацию БЦЖ, смертность выше почти в 16 раз.

Тем не менее, будем ждать результатов клинических исследований, объявленных ВОЗ, которые должны дать ответ на вопрос в заголовке с точки зрения доказательной медицины. А пока не рассчитываем на БЦЖ-защиту и соблюдаем изоляцию.

Тесты на коронавирус: больше вопросов, чем ответов

Тесты на коронавирус SARS-Сov-2, как и на другие вирусы, бывают двух типов. Первый тип – это тесты, которые ищут сами вирусные частицы в организме, точнее – в мокроте. РНК вируса определяют при помощи полимеразной цепной реакции (ПЦР). Точнее, используется метод ПЦР с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР). Из биологического материала выделяют одноцепочечную вирусную РНК, с помощью фермента обратной транскриптазы синтезируют на ее основе двуцепочечную ДНК, и уже эту ДНК многократно копируют путем полимеразной цепной реакции в амплификаторе.

В России эти тест-системы разрабатывают и изготавливают несколько организаций, с их помощью уже протестировано более миллиона человек. Но есть проблема: эти тесты дают не стопроцентную точность. Возможны ложноотрицательные результаты, иными словами, тексты не всегда находят вирус в организме больного с явными признаками COVID-19. Так, главный врач инфекционной больницы в Коммунарке Денис Проценко оценил точность тестов в 70-80%. Такую же цифру – 70-80% назвал главный внештатный пульмонолог Минздрава Сергей Авдеев.

Именно поэтому врачи теперь стали ориентироваться не только на результаты тестирования, но и на клиническую картину болезни в сочетании с данными компьютерной томографии или рентгена, а Минздрав обновил методические рекомендации по диагностике и лечению COVID-19. И это не только проблема российских тестов – ранее с тем же самым столкнулся Китай.

Второй тип тестов на коронавирус SARS-Сov-2 обнаруживает следы, оставленные вирусом в организме человека. Речь идет об антителах, которые вырабатывает иммунная система, чтобы побороть инфекцию. Антитела – это белки (иммуноглобулины), которые производят В-лимфоциты. Они имеют характерное Y-образное строение. Антитело распознает S-белок, образующий «шипы» в короне нашего вируса, и связывает его, блокируя контакт вирусной частицы с рецепторами клеток.

Антитела нарабатываются в организме за какое-то время после инфицирования – от нескольких дней до нескольких недель. Различают ранние антитела (класса IgM), которые появляются в острой фазе заболевания, и поздние антитела (класса IgG), появляющиеся по мере выздоровления и сохраняющиеся в организме длительное время.

Антитела выявляют с помощью иммуноферментного анализа крови. Поскольку антитела появляются в крови не сразу, этот вид тестирования не подходит для раннего выявления инфицированных. Его ценность в другом. Он позволяет выявить переболевших и получивших иммунитет к COVID-19, в том числе тех, у кого болезнь проходила в бессимптомной форме. Поэтому тестирование на антитела применяют в популяционных исследованиях, с его помощью можно оценить, образовался ли в популяции так называемый «стадный», или коллективный иммунитет.

10 апреля в России зарегистрировали тест-систему на выявление антител к коронавирусу SARS-Сov-2, разработанную в «Векторе»; над созданием своего варианта тест-системы работает Центр генетики и репродуктивной медицины «Genetico» в сотрудничестве с Институтом молекулярной биологии РАН.

Антитела к коронавирусу уже пытаются применять и для лечения пациентов с COVID-19. В плазме крови от переболевших COVID-19 доноров определяют количество антител, и эту плазму переливают пациентам, которые находятся в тяжелом состоянии. Этот метод применяли китайские врачи, теперь его эффективность начали исследовать и в России, и даже вышел соответствующий приказ Департамента здравоохранения Москвы.

Всемирная организация здравоохранения сообщила, что запускает глобальную программу массового тестирования на антитела. В то же время появляются данные, которые пока трудно объяснить. Так, в Великобритании было намечено массовое тестирование населения, которое должно было охватить миллионы. Но выяснилось, что ни один из множества тестов, которые планировали использовать, не показал достаточную надежность. Китайские ученые в статье, выложенной на сайте препринтов, пишут, что не у всех переболевших пациентов в крови обнаруживаются антитела. Тем не менее их иммунная система справилась с инфекцией. Непонятно и то, что уровень антител к SARS-Cov-2 увеличивался с возрастом: у пожилых пациентов он оказался выше, чем у молодых.

Практически каждый день появляется новая информация о пандемии COVID-19, и часто она меняет прежние представления специалистов о характере нового коронавируса. Надеемся, что причины недостаточной точности тестов и ответы и на вопросы, связанные с антителами, будут найдены.

Солнце и вирус 

Согласно учению о солнечно-земных связях, основоположником которого был А.Л. Чижевский, солнечный цикл играет важнейшую роль в глобальных событиях на планете. В частности, он проявляется в циклических воздействиях на биосферу и социум. Их следствием, в частности, становятся революции и вспышки эпидемий. Рассматривая последние, Чижевский проанализировал эпидемии гриппа за полтысячи лет и выяснил, что, как правило, они наблюдались в районе максимума солнечной активности, точнее, на 2,3 года опережали либо отставали от него. Такие эпидемии быстро становятся глобальными пандемиями. Если же эпидемия гриппа возникает в минимуме активности, то она, скорее всего, остается локальной. Раз в 35 лет, то есть с периодом в три солнечных цикла, случаются наиболее смертоносные пандемии гриппа. 

Конечно, эта теория, в большей степени статистическая, обладает не такой уж высокой предсказательной силой. Тем не менее интересно посмотреть, насколько нынешняя пандемия ковид-19 укладывается в схему Чижевского. Возьмем наиболее смертоносные эпидемии, известные человечеству, а также те, значительно менее массовые, что случились на наших глазах, в XXI веке. И сопоставим их с солнечной активностью. 

Напомню, что инструментальные наблюдения за солнечной активностью ведутся с середины XVIII века и первым циклом объявлен тот, что длился с 1755 года по 1766-й. Всего сейчас собраны данные для 24 циклов солнечной активности. Самым коротким был второй цикл – он длился 9 лет, а самым длинным – шестой, 12,8 лет. В среднем же продолжительность цикла составляет 11,04 года, а продолжительность подъема активности с минимума до максимума – 4,4 года. В 2020 году, скорее всего, начнется новый, 25-й цикл солнечной активности – сейчас активность находится на минимуме. 

Исторические эпидемии и солнечная активность

Эпидемии XXI века и солнечная активность

И вот нынешняя пандемия ковид-19, которая началась в декабре 2019 года и за три месяца унесла 44 тысячи жизней. Она выпала на самый конец 24-го цикла – в 2020 году минимум солнечной активности. 

Итак, из шестнадцати смертоносных эпидемий семь приходятся на максимум активности, причем шесть вызваны вирусом, три эпидемии холеры и один гриппа пришлись на спад активности и пять на минимум активности, из них три эпидемии – вирусные: русский грипп, свиной и ковид-19. Можно ли найти какие-то общие черты у этих трех эпидемий минимума, которые выпадают из предложенной Чижевским закономерности? Посмотрим на них повнимательнее. 

Русский грипп возник в мае 1889 года сразу в трех местах – в Бухаре, на севере Канады и в Гренландии. Видимо, из Бухары он быстро перебрался в Санкт-Петербург, где был опознан врачами, отчего и получил свое название. Уже в ноябре 1889 года, заразив 150 тысяч жителей столицы Российской империи, грипп гулял по всей Европе и унес миллион жизней. 

Свиной грипп появился в районе Мехико после теплой зимы 2008—2009 годов и быстро перекинулся на США, а затем распространился и по всему миру. Он поражал молодых людей в возрасте 20—40 лет. В августе 2008 года ВОЗ объявила угрозу пандемии, но вскоре грипп пошел на спад, и спустя год угрозу сняли. ВОЗ подвергли критике за проявленное рвение, а Комиссия по здравоохранению Парламентской ассамблеи Совета Европы даже заявила, что никакой пандемии не было, а была паника, спровоцированная ВОЗ, которая привела к переполнению больниц. Кроме того, ВОЗ упрекали в финансовой нечистоплотности: паника помогла фармацевтам обогатиться на 18 млрд долларов, причем закупленные у них вакцины не были использованы. 

В случае с ковид-19 также звучат обвинения в искусственном характере эпидемии, раздуваемой СМИ, в специально нагнетаемой панике, и поначалу общим было утверждение, что от обычного гриппа умирает больше, стало быть, повода для жестких мер нет. В марте, когда ежедневная смертность превысила смертность от туберкулеза и ковид-19 стал самым смертоносным инфекционным агентом, этот аргумент перестал работать. Катастрофическое переполнение больниц в пострадавших странах можно наблюдать в режиме реального времени. 

Если же следовать Чижевскому, то все три эпидемии минимума солнечной активности должны были остаться локальными событиями, а их развитию в пандемии способствовали обстоятельства, с солнечной активностью не связанные. Причиной стало совершенствование транспорта, благодаря чему вирусоносители получили возможность быстро доставлять заразу в самые отдаленные уголки земного шара. Две последние эпидемии пришлись еще и на время информационных технологий, вследствие чего развитие биологической эпидемии сопровождается информационной вирусной эпидемией, последствия которой могут быть страшнее, чем от биологической. 

О всесилии информации и о безграничных транспортных возможностях человечества прекрасно свидетельствует такой факт: первого апреля 2020 года про ковид-19 шутили, что он достиг МКС, и многие этому поверили.