Давид Шраер-Петров - Охота на рыжего дьявола. Роман с микробиологами

Я начал работать в Институте имени Гамалея с января 1967 года, к моему горькому сожалению не застав в живых Л. A. Зильбера, который основал Отдел вирусологии и иммунологии опухолей. Как и многие ведущие микробиологи нашего Института, Л. А. Зильбер в конце 1930-х — начале 1940-х прошел тюрьмы и лагеря ГУЛАГа. Об этом осторожно (а как было иначе в те годы?) рассказывается в романе В. А. Каверина (брата Л. А. Зильбера) «Открытая книга». Отдел Зильбера, который после его смерти возглавил Г. И. Абелев, был рассадником вольнодумия. Именно здесь работал «диссидент», голосовавший против осуждения Израиля. Некоторые сотрудники этого отдела подписали письмо в защиту А. И. Солженицына. По случайному совпадению я оказался соседом по дому И. С. Ирлина, одного из авторов (Зильбер, Л.А., Ирлин, И.С., Киселев, Ф.Л.) монографии «Эволюция вирусо-генетической теории возникновения опухолей», М. 1975. Бывало, мы возвращались домой и обсуждали возможности связи (подобия) между феноменом передачи онковирусами генетического материала, контролирующего превращение нормальных клеток в клетки раковые, и фаговой трансдукцией. Согласно Зильберу, обычные инфекционные вирусы проникают в клетку, размножаются, клетка погибает и новая генерация вирусов освобождается, чтобы начать следующий цикл. Никакой раковой трансформации не происходит. При внедрении же онковирусов клетка не погибает, а перерождается. Становится раковой клеткой, исходной точкой злокачественной опухоли. Доказательством перерождения является присутствие в геноме раковой клетки «чужеродной, онковирусной ДНК», а среди белков клетки — «чужеродных раковых антигенов». Именно присутствие раковых антигенов навело Зильбера на мысль о вакцинах против рака.

Не происходит ли нечто подобное с микробными клетками и микробными вирусами? Литическая ветвь бактериофага проникает внутрь бактерии (в моих опытах — стафилококка), размножается, клетка погибает, новая генерация бактериофага выбрасывается наружу, как десант, чтобы начать новый литический цикл. Или бактериофаг погибает, если микробные клетки резистентны к его литическим ферментам. При трансдукции микробная клетка не погибает, а изменяется, включив в свой геном участки ДНК, переданные трансдуцирующей ветвью бактериофага. Наряду с идеями Л. А. Зильбера мощное влияние на меня оказали классические работы французского микробиолога Андре Львова (Andre Lwoff, 1902–1994), который получил Нобелевскую премию (1965) за открытие лизогении, феномена, когда бактериофаг инфицирует клетку бактерии и встраивается в бактериальную хромосому как линейный сегмент. При этом клетка не погибает, а микробный вирус, который теперь называется профагом, передается микроорганизмом из поколения в поколение. Нередко лизогенизация сопровождается передачей одного из микробных генов. Например, у дифтерийных палочек лизогенизация сопровождается передачей способности вырабатывать весьма опасный токсин, определяющий патогенез заболевания дифтерии.

Я предположил, что если поместить фаговый лизат в специальные пробирки и подвергнуть ультрацентрифугированию (вращению на огромной скорости в 30 тысяч и более оборотов в минуту), трансдуцирующие фаговые частицы, захватившие донорскую ДНК и поэтому отяжелевшие, окажутся на самом дне пробирки. Лизирующие же частицы, более легкие, будут плавать в надосадочной жидкости. Надо сказать, что в Институте была всего одна ультрацентрифуга, которая располагалась за «семью замками» в одном из лабораторных корпусов. Записываться на ультрацентрифугирование надо было чуть ли не за месяц вперед. Командовал ультрацентрифугой весьма надменный молодой человек, который сразу давал понять, что результаты будущих экспериментов отныне целиком в его руках. Мне повезло. Или я вел себя достаточно дипломатично, или день выпал везучий, но ультрацентрифугирование и последующее разделение литической и трансдуцирующей ветвей бактериофага прошло успешно, и мои донорские фаги работали. Мне удалось передать in vitro от донора к реципиенту способность не только расти на среде с пенициллином, продуцируя бета-лактамазу (пенициллиназу), но и выделять гемолизин — микробный токсин, разрушающий красные кровяные клетки. Пора было переходить к опытам на животных.

Подопытных белых мышей внутривенно заражали культурой стафилококка-реципиента, высокочувствительного к пенициллину и не способного растворять эритроциты. Через сутки этим животным внутрибрюшинно вводили донорский фаговый лизат. Еще через 24 часа начинали и в течение 10 дней продолжали внутримышечно вводить мышам пенициллин для селекции пенициллиноустойчивых трансдуктантов. После этого животных усыпляли, производили вскрытие и тщательно исследовали почки и другие органы. Надо было сравнить количество абсцессов у контрольных мышей и у животных, которым вводили трансдуцирующий бактериофаг. Кроме того, почки мышей асептически извлекали во время вскрытия, размельчали при помощи гомогенизатора, а измельченную почечную ткань высевали на чашки Петри с питательным агаром, содержащим пенициллин. Посевы ставили в термостат на сутки при 37 градусов Цельсия. Как правило, в контроле (без введения фага) роста стафилококков не было. При высеве из почек животных, которых заражали пенициллиночувствительными стафилококками и которым вводили донорский фаговый лизат, вырастали колонии стафилококков. Это значило, что в условиях экспериментальной стафилококковой инфекции в организме высших животных происходит трансдукция пенициллиназных плазмид от высокопатогенной культуры золотистого стафилококка к пенициллиночувствительной культуре стафилококка. И самое важное — происходит одновременная передача (котрансдукция) одного из признаков патогенности: способности вырабатывать гемолизин — токсин, разрушающий эритроциты. Мне удалось показать, что трансдукция пенициллиназных генов в условиях живого организма реальна и может сопровождаться котрансдукцией микробного токсина, что сближает ее с лизогенизацией у возбудителя дифтерии.

Эксперименты по трансдукции пенициллиназных плазмид в сотрудничестве с Г. Л. Ратгауз я продолжил в лаборатории стафилококковых инфекций. Важно было проверить свои выводы на культурах микроорганизмов, известных в мировой литературе. Я написал в США профессору Р. Новику (R. Novick), и он любезно прислал в наше распоряжение донорский и реципиентный международные штаммы золотистого стафилококка. Экспериментальное преимущество этой пары культур было в том, что стафилококк-донор был высокоустойчив к пенициллину, но чувствителен к стрептомицину. Наоборот, микроб-реципиент отличался высокой чувствительностью к пенициллину и резистентностью к стрептомицину. Так что истинные трансдуктанты должны были получить от «родительских» культур оба признака и вырасти на питательном агаре, содержащем оба антибиотика: пенициллин и стрептомицин. Опыты прошли успешно и подтвердили мои ранние эксперименты.