Сельское хозяйство

Тропические лихорадки и африканская чума свиней: чем заняты вирусологи на Дальнем Востоке

О продовольственной безопасности, вирусах и подготовке молодых кадров

Duke University/ICGEB/Mordridge/Flickr/Indicator.Ru

В начале сентября на ВЭФ было объявлено, что уже в следующем году ДВФУ откроет первую в России (а возможно, и в мире) магистратуру по биологической безопасности. О том, почему такая программа должна быть международной, а Дальний Восток — лучшее место для вирусологов, Indicator.Ru рассказал профессор Школы биомедицины ДВФУ и заведующий лабораторией вирусологии ФНЦ биоразнообразия Дальневосточного отделения РАН доктор биологических наук Михаил Щелканов.

— Михаил Юрьевич, вы переехали во Владивосток из Москвы всего несколько лет назад. Что вас привлекло на Дальнем Востоке?

— Мне легко отвечать на этот вопрос, потому что еще в процессе подготовки докторской диссертации — я ее выполнял в институте вирусологии имени Дмитрия Иосифовича Ивановского, основоположника этой науки, — мне приходилось много ездить в экспедиции на Дальний Восток. Когда институт прекратил свое самостоятельное существование и появился вопрос, где мне продолжать научную деятельность, я закономерно поехал во Владивосток. Друзья и знакомые, которые хорошо меня знали, даже и не удивлялись. Так что мой переезд стал не только откликом на призывы Правительства Российской Федерации, а естественным поворотом моей научной судьбы.

— Судя по направлениям исследований ваших лабораторий в ДВФУ и ФНЦ биоразнообразия, вы занимаетесь и вирусами растений, и человеческими инфекциями, и болезнями животных. Неспециалисту кажется, что это очень разные области, а как на самом деле?

— Вирусы, как известно, представляют отдельное царство живой природы, и у всех них много общего. Это облигатные внутриклеточные паразиты, у которых отсутствует система преобразования энергии, они всегда обязаны брать под контроль соответствующие системы клетки-хозяина. Об их очевидных общих чертах можно говорить долго, но существуют, конечно, и различия. Например, биология вирусов, поражающих растения, значительно отличается от вирусов животных. Но учитывая тот факт, что у нас на Дальнем Востоке вообще населения немного, а научные силы тем более не такие мощные, как в Центральной России, приходится заниматься всем. Мои лаборатории в ДВФУ и в ФНЦ биоразнообразия ДВО РАН и, конечно, Международный научно-образовательный центр биологической безопасности — три кита обеспечения биобезопасности на Дальнем Востоке. И мы занимаемся всем, от фитовирусов до вирусов человека.

Доктор биологических наук Михаил Щелканов

Пресс-служба ДВФУ

— Кстати, о фитовирусах. На одной из сессий ВЭФ вы рассказывали о выведении культуры безвирусного картофеля с урожайностью в разы выше обычной. Продвигается ли эта разработка в практическое сельское хозяйство?

— Действительно, урожайность безвирусного картофеля выше примерно в восемь раз. У нас в теплице — в пересчете на гектар, на самом деле площади у нас небольшие — урожайность не меньше 800 центнеров с гектара. А на обычных полях в Приморском крае приличной считается урожайность в 90–120 центнеров. Чтобы вывести безвирусную культуру, мы должны, во-первых, уметь проводить индикацию фитовирусов. Сейчас это делается с помощью полимеразной цепной реакции, еще несколько лет назад для этого использовали противовирусную сыворотку. Мы владеем этими методами применительно к дальневосточным штаммам — европейские штаммы фитовирусов отличаются весьма заметно и в генетическом, и в серологическом отношении: это цена за гигантскую протяженность нашей страны и гигантское биоразнообразие. Во-вторых, есть специальные методы избавления от вирусов — размножение растений через выращивание верхушечной меристемы с дальнейшим получением каллусных культур. В советское время в Дальневосточном научном центре Академии наук СССР активно выводили безвирусные культуры, не только картофель, но и бобовые и зерновые. К сожалению, внедрение этих подходов в товарное сельское хозяйство требует серьезного начального капитала. Спроса на наши технологии со стороны сельхозпроизводителей мы не видим... А жаль.

— Существуют ли методы, которые позволили бы защитить безвирусную культуру от новых заражений?

— Нет, так как все фитовирусы являются природно-очаговыми, даже если вы начнете культивировать безвирусные растения на каких-то площадях, рано или поздно они все равно превратятся в зараженные. То есть необходимо все время иметь технологическую схему, по которой можно будет получать безвирусные семена или рассаду. Это затратная, но окупаемая технология. Именно в ее окупаемость, насколько я понимаю, крупные сельхозпроизводители не верят.

— А в каких направлениях ваши исследования активнее входят в практику?

— Понятно, что наибольшим спросом со стороны практических служб пользуются наши исследования в области ветеринарии и медицины. Здоровье человека — это приоритет, и любые исследования в этом направлении находят спрос. Мониторинг биоразнообразия патогенов, разработка тест-систем, ориентированных на региональные штаммы вирусов, — все эти направления имеют поддержку Роспотребнадзора.

Проблема в том, что одной моей научной школы физически не хватает, чтобы закрывать все направления, которые сейчас возникают на Дальнем Востоке. Ведь когда мы начинаем использовать новые методические подходы — те же NGS, молекулярно-генетические технологии — мы тут же начинаем понимать больше, возникают новые направления, а закрыть их уже некем. Это относится не только к России, это проблема всей мировой науки. Чем более серьезные методы становятся доступны многим исследователям, тем больше направлений открывается, а ряды ученых не бесконечны. И тут возникает вопрос о том, какие направления важнее всего, и проблема планирования в науке встает в полный рост. Заказ на результат со стороны государства не оформляется очевидным образом. В моих лабораториях я чувствую это очень хорошо. С одной стороны, это дает определенную степень свободы, но со временем работать становится очень сложно.

— Как в таких условиях вы определяете содержание будущей магистерской программы по биобезопасности, которую планируется открыть в ДВФУ в 2020 году?

— Вся микробиология, а вирусология в особенности, — всегда палка о двух концах, потому что нет большой разницы в том, готовить специалистов для создания вакцин или для выращивания боевых вирусных штаммов. В современном мире эта зыбкая грань очень опасна. В нашу программу будут заложены те дисциплины и направления, которые не имеют двойного назначения, но вместе с тем существенно способствуют обеспечению биологической безопасности населения. Разрабатывать мы ее будем совместными усилиями с Роспотребнадзором в течение этого учебного года.

В мире таких программ, вообще говоря, нет. Нужно иметь в виду, что запрос на специалистов по биобезопасности есть со стороны государств Восточной и Юго-Восточной Азии. Там хорошо известно, что в России еще со времен Советского Союза сохранилась лучшая в мире система обеспечения биологической безопасности. Ее удалось не только не растерять, но и обогатить и вывести на новый технологический уровень. Зная это, азиатские страны стремятся развить у себя такую систему. И начинать ее надо с подготовки квалифицированных специалистов. Та помощь, которую Роспотребнадзор оказал Гвинейской республике в 2014–2015 годах во время эпидемии лихорадки Эбола, — это уже классический пример. Я сам участвовал в этих событиях. В городе Киндиа Роспотребнадзор создал микробиологический Центр изучения биологических угроз, который до сих пор успешно функционирует — обучаются специалисты, перенимают наш опыт, пытаются строить систему по образцу российской и так далее. И опыт Гвинейской республики можно имплементировать в нашу программу для нужд Восточной Азии.

— Что Роспотребнадзор и вы как ученые получаете от сотрудничества с этими странами? Только ли это продвижение отечественных тест-систем?

— Это расширяет наш опыт, позволяет верифицировать свои системы биологической безопасности в новых условиях. Но кроме того, те тропические инфекции, которые для наших коллег, например, из Вьетнама рутинные, для нас — экзотические и завозные. Поток туристов все время возрастает, грузопассажирские потоки интенсифицируются, открытый порт Владивосток становится все более востребованным. И хотя бы в этом ключе нам важно поддерживать контакты с нашими азиатскими коллегами на случай завоза экзотических для нас инфекций. «Экзотических» не значит «незнакомых», но без надежных научно-практических связей с Восточной и Юго-Восточной Азией не обойтись. И не надо думать, что это только те инфекции, которые завозят туристы. С грузовыми контейнерами очень легко завезти экзотические фитовирусы. Потому нам важно разговаривать на одном языке с нашими зарубежными коллегами, а для этого нужно начинать с общих образовательных программ.

— А как сейчас работает Центр биобезопасности в образовательном направлении? Вы ведь уже ведете подготовку российских и зарубежных специалистов?

— Сейчас мы проводим краткосрочные тематические курсы последипломного повышения квалификации в области мониторинга и индикации инфекционных заболеваний с использованием отечественных тест-систем. И для иностранных, и для российских специалистов, которые у нас обучаются, продвигаются тест-системы именно отечественного производства. Для меня как ученого это интересно не только с экономической точки зрения, но и потому, что увеличение объемов производства тест-систем стабилизирует нашу систему биологической безопасности. С декабря 2019 года будет проводиться серия учебных семинаров по биологической безопасности в странах ASEAN для руководителей служб, подобных нашему Роспотребнадзору. С 2020 года рассчитываем начать зачислять студентов в магистратуру, причем ориентированы тоже в основном на Азию.

— На ВЭФ вы говорили в числе прочего и о том, что полноценные исследования вирусных инфекций должны быть междисциплинарными. Как складывается ваше сотрудничество с учеными других специальностей в Дальневосточном отделении РАН?

— Есть проблема природно-очаговых инфекций, возбудители которых являются сочленами природных экосистем. Такие возбудители могут циркулировать в дикой природе без участия человека и сельскохозяйственных животных или растений. Но когда люди, культурные растения или животные попадают на территорию таких экосистем, у них развиваются соответствующие заболевания. Для того чтобы анализировать циркуляцию возбудителей природно-очаговых инфекций, нужно принимать во внимание колоссальное количество природных факторов. И разобраться в них без академической науки практически невозможно. Часто всплывают такие факторы, которые еще несколько лет назад вообще не рассматривались в этом контексте, и информацию о них имеет только академическая наука. В этой проблеме РАН может выступать не просто как экспертное сообщество, а как центр, который владеет принципиально важной информацией. Это мы и пытаемся развивать. Конечно, все понимают ценность Российской академии наук в этом плане, но технологический прогресс идет столь быстро, что необходимые каналы связи между фундаментальной наукой и практической ветеринарией и медициной не успевают формироваться естественным путем. Кто-то должен постоянно этим заниматься, промотировать, держать руку на пульсе, формировать экспертные группы и так далее. И наш Центр биологической безопасности именно это видит в качестве одного из ключевых направлений своей деятельности.

— Есть ли конкретные примеры последних лет, когда сотрудничество с биологами других направлений помогло в практической борьбе с распространением природно-очаговых инфекций?

— Возьмем африканскую чуму свиней. Для начала надо понимать, что это никакая не чума, а ДНК-содержащий вирус из семейства асфарвирусов. В Африке природные очаги существуют благодаря тому, что африканские свиньи — вислоухие, большие лесные, бородавочники и другие — более устойчивы, чем наши европейские свиньи. Они переносят заболевание в хронической форме, а наши болеют остро. Кроме того, там существует основной природный резервуар и переносчик вируса — аргасовые клещи, которые у нас есть далеко не везде, только на европейском юге страны. На основной части Северной Евразии их нет, например в Приморском крае мы их не нашли, хотя искали. Этот факт говорит, что природные очаги АЧС у нас не могут существовать так, как они существуют в Африке, то есть мы имеем дело пусть и с высокоустойчивым в природной среде вирусом, но не с природными очагами. К нам он заходит с территории Китая и становится источником опасных эпизоотических ситуаций вследствие нарушения ветеринарных правил. Этот вирус сохраняется в продуктах мясопереработки и благодаря безалаберности человека проникает сначала в популяции домашних свиней, а уже потом начинает угрожать диким кабанам. А для нас на территории юга Дальнего Востока дикий кабан — это важный кормовой ресурс для крупных хищников, тех же амурских тигров и дальневосточных леопардов. Потому мы не можем провести депопуляцию дикого кабана, как это делали, скажем, в Калининградской области. Нужны более тонкие механизмы регулирования численности. А для этого нужно понимать структуру популяций дикого кабана, которая определяется кормовой базой, в том числе продуктивностью дубов разных видов. Продуктивность зависит от почв, от особенностей ландшафта и так далее. Чтобы наложить на все это вирусологическую целесообразность, необходимо иметь общий биологический бэкграунд. И его может предоставить только академическая наука. Это и было сделано и позволило нам грамотно сформировать системы защиты от распространения вируса на территории Дальнего Востока.

— С какими сложностями вы сталкиваетесь в таких междисциплинарных исследованиях?

— Можно сказать, что сегодня уровень классических биологических исследований отстает от исследований в области молекулярной биологии. И это хорошо видно в области общей биологии. Если взять комаров — переносчиков вирусов (а нам часто приходится для своих исследований определять их видовой состав), четко видно, что формируются две их параллельные классификации. Первая — по морфологическим признакам, вторая — молекулярно-генетическая, и они далеко не всегда стыкуются. И кто-то должен принимать специальные усилия по ликвидации противоречий. В случае с инфекционными заболеваниями ситуация примерно такая же, и, поскольку природно-очаговые инфекции плотно завязаны на общебиологическую проблематику, в области изучения таких вирусов эти противоречия встают наиболее остро. Наш Центр должен на это реагировать — мы включаем молекулярно-генетические методы в образовательные программы классических биологов.

— Летняя школа для студентов-биологов, которую ДВФУ проводит совместно с МФТИ, тоже об этом?

— Эта школа проводится в сотрудничестве с факультетом медицинской и биологической физики МФТИ. К нам приезжают студенты физтеха, они изучают наших эндемиков, получают образцы — и, кстати, сначала проводятся классические морфологические исследования, и лишь потом в лаборатории выделяют ДНК, занимаются ДНК-баркодированием, амплификацией необходимых генов, забирают с собой все в Москву, на физтех, и в ходе лабораторных работ в течение года продолжают изучение. Так что да, это способствует ликвидации разрыва между молекулярными и классическими биологами. При этом важно, что у них остаются связи с преподавателями и студентами ДВФУ. Может быть, впоследствии это будет способствовать их привлечению на Дальний Восток. Поездив сюда на летние школы, впоследствии они гораздо легче переедут сюда — будут знать, что тут есть необходимая научная инфраструктура, научное сообщество.

— Отчасти они повторят ваш путь?

— В общем-то, да. Я тут так и оказался. И этот опыт для меня и для моей семьи оказался настолько успешным, что его хорошо бы пытаться масштабировать.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.