О трёх самых «острых» проектах сегодняшнего дня, вызовах, которые нам бросает коронавирус и о том, насколько мы готовы этим вызовам отвечать – беседа с С.Д. Варфоломеевым, научным руководителем Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля, членом-корреспондентом РАН.
– Сергей Дмитриевич, знаю, что у вас имеются актуальные предложения, связанные с нынешней коронавирусной инфекцией. О чем идет речь?
– Надо сказать, любая задача имеет глубокую историю. Главным фактором распространения вируса по Земле является система самолетного обеспечения человечества. Как следствие этого глубочайшего достижения мы имеем полную или почти полную гомогенизацию среды по вирусам. Много лет назад была сформулирована задача и начаты соответствующие исследования. По их итогам мы провели три крупные международные конференции, спонсируемые корпорацией «Боинг». Вопрос ставился так: можно ли в течение нескольких минут выделить находящиеся в воздухе патогенные микроорганизмы, их идентифицировать с тем, чтобы предупредить принимающую сторону о том, что им следует быть осторожными?
Поначалу казалось, что решить эту задачу невозможно. Сейчас она фактически решена. У нас на кафедре химической энзимологии химического факультета МГУ, которой я уже более 35 лет заведую, и в Институте биохимической физики им. Н.М. Эмануэля, где я являюсь научным руководителем, были проведены серьезные исследования на эту тему. Илья Николаевич Курочкин, выдающийся наш исследователь, сделал систему, которая позволяет в течение 10 минут в воздухе определить содержание патогенов, в том числе, различных вирусов. Эта разработка базируется на явлении, которое было открыто много лет назад. Называется оно SERS (Surface-enhanced Raman spectroscopy), или Рамановская спектроскопия, увеличенная взаимодействием наночастиц. Там можно на 10 в четвертой степени раз увеличить сигнал. На этой основе сделан метод, который сегодня может быть применен. Конечно, он требует аппаратурной доработки, внедрения, но я уверен, что он будет работать. Это главный фактор детекции вируса и, соответственно, борьбы с инфекцией.
А вторая разработка, не менее существенная и актуальная сейчас, связана с тем, что вирусы, в отличие от клеток человека и животных, термически не защищены. У них нет механизмов защиты. Вирус гриппа погибает в течение пяти минут при температуре 56 градусов Цельсия. Вирус ВИЧ при температура 70 градусов в течение 20 минут в сто раз теряет свою концентрацию в крови. Список можно продолжать долго. Все вирусы в той или иной степени являются температурно неустойчивыми.
Благодаря работам, выполненным на базе Института пульмонологии и его клинической базе – в городской клинической больнице им. Д.Д. Плетнева ДЗМ – научились создавать в дыхательной системе человека условия, при которых вирус гибнет. Этой работой руководил академик А.Г. Чучалин, техническую часть обеспечивал выдающийся системный аналитик-исследователь А.А. Панин, а наш институт также принимал в этом активное участие. Создана уникальная аппаратура, которая прошла клиническую апробацию в стенах больницы, получив подтверждение эффективности и безопасности.
– В чем суть работы этой аппаратуры?
– Суть заключается в следующем. Любое воспаление на уровне организма связано с повышением температуры. Повышение температуры до 40-41 градуса в течение 1-2 дней драматически меняет концентрацию вирусов в крови человека. Только что мы закончили математическую модель, с помощью которой было показано, что в течение нескольких минут при температуре в 70 градусов Цельсия концентрация вирусов падает в 15-20 раз.
В течение ряда лет наши коллеги-врачи в стенах этой больницы успешно используют смесь гелия с кислородом, подогретую до 40-50 градусов, для дыхания человека. Технология термогелиокса (подогретой смеси гелия с кислородом) показывает высокую эффективность при целом ряде патологий, связанных с дыхательной недостаточностью. Это астма, ХОБЛ, состояния после инфарктов и инсультов, ряд патологий беременности, когда развивается дыхательная недостаточность матери и плода.
– Почему возможна столь высокая температура без вреда для пациента?
– Это связано со свойствами гелия. Он имеет более низкую теплоёмкость и поэтому не обжигает дыхательные пути. Ясно, что если вы будете в течение получаса дышать чистым воздухом с температурой 70-90 градусов, велик риск ожога дыхательных путей.
– Хотя в сауне температура поднимается почти до таких значений.
– Верно. Человечество интуитивно вырабатывает свои методы борьбы с болезнетворными микроорганизмами, и многие из них оказываются верными. Но вы не отправите в баню пациентов с последствиями инфаркта, инсульта, астмой или патологией беременности. А данный метод позволяет значительно улучшить их состояние, не нанося никакого вреда организму. Всё дело в том, что высокие температуры разогревают кровь, за 20 минут сердце прокачивает её через сердце 15-30 раз и, тем самым, вы нарушаете устойчивость РНК вирусов, присутствующих в крови пациента. Это, на мой взгляд, принципиально новое решение, которое человечеству стоит взять на вооружение. Особенно это актуально сейчас, когда у нас появляется множество пациентов с тяжелыми формами пневмоний.
Особенность термического гелиокса состоит в том, что он позволяет расправлять легкие. Дело в том, что человек использует для дыхания всего 15-20 процента объема легких. А вдыхание этой субстанции позволяет включить весь объем легких. Кроме того, термогелиокс расширяет микрокапиляры во всех органах и тканях, является благоприятным фактором для функционирования всего организма. И, в-третьих, если вы поднимете температуру этой субстанции до 70-90 градусов, то это даёт серьезный шанс разрушить частицы белка, составляющие основу жизни вирусов, обитающих внутри ваших клеток. Их РНК от таких воздействий не защищены.
– Есть ли клинический опыт лечения с помощью этого метода вирусных заболеваний?
– До последнего времени их не было. Но не так давно попробовали лечить термическим гелиоксом очень суровые осложнения гриппа. Результаты более чем обнадеживающие. Есть все основания полагать, что он покажет высокую эффективность и при коронавирусной инфекции и её осложнениях.
– Как вы думаете, каким образом будет развиваться ситуация с коронавирусом?
– У меня есть оптимистическое ощущение того, что в течение ближайших полутора-двух месяцев пандемия пойдет на спад по очень простой причине: температура воздуха в зонах поражения будет подниматься до 25-30 градусов. Возникнет ситуация, неблагоприятная для размножения и распространения вируса. В наших условиях будет играть роль также инсоляция ультрафиолетом. Обычно вирус не может жить при нормальной температуре больше получаса. Хотя, конечно, нынешний корнавирус ещё мало изучен, и мы не совсем понимаем, как он себя поведет.
– Сейчас в Индии жарко, а эпидситуация по коронавирусу крайне тревожная.
– Это настораживает. С другой стороны, в Индии вообще очень нехорошая эпидобстановка. Плотность населения выше, чем в салоне «Боинга». Многие люди живут на улицах. Но, думаю, такие страны, как Италия и США на фоне скорого потепления уже скоро почувствуют спад пандемии.
– Однако в нашей стране количество заболевших пока растет в геометрической прогрессии. Как вы думаете, можно ли на этом фоне широко применять термический гелий?
– И можно, и нужно. Эти аппараты стоят совсем небольших денег, их надо быстро делать в нужном количестве и применять во всех больницах, где есть такие пациенты. Сейчас существует несколько наиболее «острых» проектов, на осуществление которых надо бросить многие силы. Первый – это создание вакцины, которая, безусловно, нужна. Второе – это разработка систем, которые бы идентифицировали эпидемиологическую обстановку в том или ином районе. И третье – внедрение технологии термического гелиокса, дешевых, безопасных и эффективных.
– Удается ли сейчас, в связи с карантиннами мерами, общаться со студентами, читать лекции?
Учеба проводится в дистанционном формате. Для студентов МГУ, как вы знаете, закрыт, однако мы записали лекции, их ежедневно транслируют. Налажено также онлайн общение. Я провожу семинары, даю задания, ребята задают вопросы. Мне это, конечно, непривычно и непросто, но стараемся работать без ущерба для учебного процесса.
