Развитие науки привело к мысли о том, что вирусы могут вызвать рак. В конце XIX века, первый вирус, заражавший животных, был зарегистрирован Фроешем и Лёффлером67. К первому десятилетию XX века вирусы выделяли и проводили с ними манипуляции как с физическими агентами с помощью фильтров Пастера – Шамберлана – Беркефельда и с использованием экспериментальных животных. Именно в это время было показано, что первые известные ретровирусы являются трансмиссивными агентами, способными вызывать рак.
Вильгельм Эллерман и Олаф Банг68, работавшие в Копенгагене, Дания, описали первую естественную бесклеточную передачу рака. Они показали, что агент, «меньший, чем бактерия», «ультравидимый (не видимый под микроскопом) вирус», вызывает эритромиелобластоз (лейкоз) у домашней птицы. Отфильтрованные экстракты лейкозных клеток и крови передавали вирус. Тем не менее в то время лейкемия не считалась раком, поэтому это открытие не имело существенного резонанса. Прошло три года, и затем Пейтон Роус индуцировал развитие солидных опухолей (сарком) у птиц, введя им фильтраты опухоли, полученные от курицы. Работая в Институте Рокфеллера, Роус, изучив кур-несушек породы Плимутрок, привезенных к нему фермерами, идентифицировал у их злокачественные опухоли, как и саркомы, состоящие из веретенообразных клеток69. Затем он продемонстрировал, что эти опухоли могут передаваться близкородственным животным. Он приготовил бесклеточный, не содержащий бактерий фильтрат таких опухолей, и привил его здоровой курице; в результате у нее выросла идентичная саркома 69.
К 1930-м годам были описаны рак молочной железы и другие виды рака у мышей. Активное исследование рака молочной железы, передаваемого от матери к ее потомству через грудное молоко, было сосредоточено на определении того, происходит ли рак от вируса, либо от содержащегося в молоке иного фактора. Результаты исследований убедительно показали, что рак возникал из-за ретровируса, позже названного вирусом рака молочной железы мышей. Несмотря на эти накопленные результаты, связывающие рак с вирусами, эти исследования не смогли получить значительного научного признания. Например, когда в 1937 году был создан Национальный институт рака США, комитет ведущих ученых, консультировавший недавно созданный институт по «различным направлениям работы, заслуживающим изучения», пришел к такому выводу относительно исследований опухолевых вирусов70:
Было определенно показано, что паразиты животных и бактерии, способные вызывать злокачественные новообразования у других организмов, не играют никакой роли в продолжении процесса [у людей]. Имеющиеся данные преимущественно указывают на то, что это же можно сказать и о вирусах. В качестве причин продолжения злокачественного процесса многие микроорганизмы, которые могли быть описаны как специфические этиологические агенты, можно не принимать во внимание.
Вопреки этому совету, 50 лет спустя работники Национального института рака США изолировали первые ретровирусы человека и показали, что они вызывают рак71,72.
С 1950-х по 1970-е годы было сделано множество открытий в отношении ретровирусов. Фактически многие из них могут вызывать опухоли у млекопитающих, и они могут передаваться как вертикально (от матери к плоду), так и горизонтально (от одного индивида к другому после рождения). Помимо использования обратной транскриптазы для репликации РНК в форму ДНК, многие, но не все, ретровирусы заражают Т-клетки иммунной системы. Такие инфекции часто вредят иммунной системе, чаще всего иммуносупрессией (подавлением ее функции). Например, ряд ретровирусов может обитать в лимфоцитах и макрофагах и подавлять защитную активность последних. Критически важным событием стал тест для выявления обратной транскрипции и идентификации ретровирусов, что облегчило изучение ретровирусных инфекций.
1970-е годы ознаменовались лихорадочной активностью во многих лабораториях, искавших ретровирусы, способные заразить человека. Хотя было найдено много кандидатов, тщательные исследования показали, что эти ретровирусы происходили не от человека, а скорее были контаминированы компонентами не человеческих ретровирусов. Наиболее распространенными примерами были ретровирусы, первоначально загрязнявшие клетки приматов помимо человека или других млекопитающих, а затем использовавшиеся для культивирования в человеческих материалах. Другим осложнением было присутствие зависимых от хозяина полимераз (ферментов, важных для создания ДНК), которые во многих случаях было трудно отличить от вирусной обратной транскриптазы.
В то время множество ученых-медиков занимались проблемой ВИЧ. Первоначально двумя наиболее известными были Роберт Галло (рисунок 7.3 на вклейке) и Люк Монтанье из Института Пастера в Париже и соучредитель Всемирного фонда исследований и профилактики СПИДа. Как эти исследователи, так и сотрудники их лабораторий были катализаторами первоначальных изысканий и выявления вируса, вызывающего СПИД73. Однако, как мы увидим, другие ученые также сыграли свою роль в установлении значимости ретровирусных инфекций. Как отражено в других главах этой книги, не один или два, но многие исследователи вносят свой вклад в определение и понимание каждого вирусного заболевания, что верно и в отношении ВИЧ и СПИДа. Многие ученые будут участвовать в возможном достижении победы над последними.
Роберт Галло родился и вырос в Уотербери, штат Коннектикут. В раннем возрасте он был впечатлен болезнью и смертью своей единственной сестры, семилетней Джудит, от лейкемии20: «Я видел ее истощенной, желтушной, покрытой синяками. ‹…› Когда она улыбнулась, я увидел только запекшуюся кровь на ее зубах. ‹…› Это был последний раз (Галло было 11 лет), когда я видел Джуди. ‹…› Это зрелище стало самым могущественным и пугающим демоном в моей жизни».
Этот травмирующий опыт сильно повлиял на Галло, избравшего карьеру, посвященную изучению биологии клеток крови и лейкемии. Первоначально он обучался вирусологии в NIH, где погрузился в изучение ретровирусов. В результате его работы объединили области ретровирологии и биологии клеток крови. Значительный вклад был внесен Галло, когда он и его коллеги разработали метод выращивания лимфоцитов (белых кровяных клеток) in vitro и определили фактор роста, необходимый для их поддержания74. Действительно, это открытие лаборатории Галло способствовало изучению биологии лимфоцитов, объединив технологию выращивания лимфоцитов с техникой обнаружения вирусной обратной транскриптазы, разработанной Говардом Теминым и Дэвидом Балтимором, за которую те совместно были удостоены Нобелевской премии в области биологии и медицины в 1975 году. Эти достижения обеспечили Галло возможность поиска ретровирусов человека. Во-первых, тесты должны были отличать вирусную обратную транскриптазу от клеточной обратной транскриптазы. С помощью таких тестов и использования фактора роста T-лимфоцитов для выращивания лимфоцитов от пациентов с лейкемиями, Галло и его коллеги изолировали первый человеческий ретровирус, T-лимфотропный вирус человека (HTLV–I), идентифицированный у пациента с кожной T-лимфоцитарной лимфомой71,72. Независимо исследователи из Японии выделили похожий вирус, вызывающий острую T-лимфоцитарную лейкемию у взрослых людей75. Через год от пациента с волосатоклеточным лейкозом был выделен второй человеческий ретровирус, HTLV–II.
