Cum se cercetează virusurile periculoase în laborator?
Există aproximativ 1.400 de agenți patogeni umani cunoscuți, virusuri, bacterii, ciuperci, protozoare și helminți (n.t. viermi paraziţi) care pot provoca vătămarea sau moartea unei persoane.
Într-o lume cu un trilion de specii individuale de microorganisme, în care oamenii de știință au numărat doar o miime dintr-un procent, cât de probabil este ca cercetătorii să fi descoperit și studiat tot ceea ce ar putea amenința omenirea?
Foarte puţin probabil, chiar dacă avem multe de câștigat cunoscând mai bine acești inamici microscopici.
Deși în viața de zi cu zi facem tot posibilul să evităm aceste microorganisme periculoase, oamenii de știință ca mine sunt motivați să le studieze de aproape pentru a le cunoaşte mai bine. Desigur, vrem să facem acest lucru într-un mod cât mai sigur cu putinţă.
Microbii sunt peste tot – și nu toți sunt prietenoși. Credit: Getty Images
Am lucrat în laboratoare cu biocontaminanți și am publicat articole științifice despre bacterii și virusuri, inclusiv virusul gripal și coronavirusul SARS-CoV-2 răspunzător de COVID-19.
La Universitatea de Stat din Oklahoma, SUA, 10 grupuri de cercetare studiază în prezent agenți patogeni în laboratoare. Cercetătorii identifică variații genetice ale virusurilor și bacteriilor, studiind modul cum acestea atacă celulele gazdă.
Unii cercetători încearcă să înţeleagă modul cum sistemul imunitar al gazdei răspunde acestor invadatori și cum este afectat de așa-numitele comorbidități ale obezității, diabetului sau vârstei înaintate. Alți cercetători investighează cum să detecteze și să elimine aceşti agenți patogeni.
Înţelegerea modului cum provoacă daune aceşti agenți patogeni este crucială pentru medicina umană și cea veterinară, precum și pentru sănătatea mamiferelor, păsărilor, peștilor, plantelor, insectelor și altor specii de pe tot globul.
Precauţia este ca o înarmare
Oamenii de știință au învățat în ultimul secol despre cum se pot preveni bolile pe baza înțelegerii microorganismului răspunzător de o anumită boală, a locului unde se află acesta în mediul înconjurător și cum învinge apărarea naturală a oamenilor.
Înțelegerea a ceea ce fac aceste organisme, cum o fac și cum se răspândesc îi ajută pe cercetători să dezvolte măsuri pentru detectarea, atenuarea și controlul răspândirii lor. Scopul este de a putea vindeca sau preveni boala pe care o provoacă. Cu cât este mai periculos agentul patogen, cu atât oamenii de știință trebuie să-l înțeleagă mai urgent.
Aici intervine cercetarea de laborator.
Oamenii de știință se concentrează asupra câtorva întrebări de bază privind comportamentul unui agent patogen. Cum reuşeşte să intre într-o celulă gazdă și cum se reproduce? Ce gene activează pentru a produce anumite proteine?
Aceste informații pot fi folosite pentru a identifica strategii de eliminare a agentului patogen sau pentru a crea tratamente sau vaccinuri pentru boli.
Pe măsură ce baza de date cu ceea ce se știe despre agenții patogeni se măreşte, există mai multe șanse ca cercetătorii să aplice o parte din aceste cunoștințe atunci când se confruntă cu un nou agent patogen.
Oamenii se pot întâlni cu noi agenți patogeni atunci când se deplasează în diferite părți ale lumii sau când modifică ecosistemele. Uneori, un agent patogen se adaptează la un nou vector, ceea ce înseamnă că poate fi transportat de un alt organism, permițându-i să se răspândească în noi zone și să infecteze noi populații.
Aproximativ 70% din bolile infecțioase emergente din întreaga lume sunt transmise oamenilor de la animale, iar acestea se numesc boli zoonotice.
Este esențial să înțelegem cum funcționează aceste căi de transmitere a agenţilor patogeni pentru a avea chiar și o capacitate modestă de a prezice ce s-ar putea întâmpla.
Deși există modele în natură care pot oferi indicii, diversitatea uriașă a vieţii microbiene și ritmul cu care aceste organisme dezvoltă noi strategii pentru propria lor apărare și supraviețuire impun studierea și înțelegerea acestora cât mai curând posibil.
Cercetarea agenţilor patogeni poate fi făcută în siguranță?
De-a lungul multor ani, cercetătorii au dezvoltat metode sigure de laborator pentru a lucra cu agenți patogeni periculoși.
Fiecare studiu trebuie să documenteze în prealabil ce trebuie făcut, cum, unde și de către cine. Aceste descrieri sunt revizuite de comitete independente pentru a se asigura că planurile conturează cel mai sigur mod de a face acest lucru.
Există un control independent al unor profesioniști instruiți din cadrul instituției și, în unele cazuri, din cadrul Centrelor pentru Controlul și Prevenirea Bolilor din SUA, Departamentul pentru Agricultură al SUA sau ambele, pentru a se asigura că cercetătorii respectă procedurile și reglementările aprobate.
Cei care lucrează cu agenți patogeni periculoși ţin cont de două principii de bază.
În primul rând există biosiguranţa, care se referă la izolare. Aceasta include toate activităţile prin care oamenii de știință și împrejurimile sunt în siguranță: spații de lucru închise și ventilate denumite cabinete de biosecuritate, fluxuri de aer direcționale și anticamere pentru controlul mişcării aerului în interiorul laboratorului. Filtrele speciale de aer cu particule de înaltă eficiență (HEPA) curăță aerul care se deplasează în interiorul și în exteriorul laboratorului.
Respectăm bunele practici de lucru în laborator și toată lumea se îmbracă cu echipament individual de protecție, inclusiv halate, măști și mănuși. Uneori folosim aparate speciale de respirat pentru a filtra aerul din laborator. În plus, deseori dezactivăm agentul patogen pe care îl studiem. În esență ne asigurăm să nu fie activ și lucrăm la unul sau la doar câţiva agenţi patogeni la un moment dat.
Apoi există biosecuritatea, adică măsurile menite să prevină pierderea, furtul, eliberarea sau utilizarea necorespunzătoare a unui agent patogen. Acestea includ controale de acces, controale de inventar și metode certificate pentru decontaminarea și eliminarea deșeurilor.
Comunitatea de cercetare recunoaște 4 niveluri de biosecuritate. Nivelurile de biosecuritate BSL-1 și BSL-2 sunt aplicate în spațiile generale de laborator unde nu există riscuri sau acestea sunt scăzute. În acest caz nu se lucrează cu microorganisme care reprezintă o amenințare gravă pentru oameni sau animale.
BSL-3 se referă la laboratoare în care există un risc individual ridicat, dar un risc comunitar scăzut, ceea ce înseamnă că există un agent patogen care poate provoca boli umane, dar care nu se transmite de la persoană la persoană, iar boala provocată de acesta este ușor de tratat. Acesta este genul de activitate din multe școli de medicină umană și medicină veterinară.
BSL-4 se referă la lucrul cu agenți patogeni care prezintă un risc ridicat de boală gravă la oameni, animale sau ambele, care se transmite între indivizi și pentru care este posibil să nu fie disponibil un tratament eficient. Laboratoarele BSL-4 sunt relativ rare, existând doar aproximativ 50 în întreaga lume.
La fiecare nivel, un risc crescut necesită măsuri de precauție din ce în ce mai stricte pentru a menține personalul în siguranță și pentru a preveni orice utilizare greșită, accidentală sau rău intenționată.
Un cercetător cu echipament de protecție lucrează cu un coronavirus într-un cabinet de biosecuritate. Credit: Pallava Bagla/Corbis News prin Getty Images
Ce riscăm dacă știința ignoră acești microbi?
În ultimii ani omenirea s-a confruntat cu focare de boli severe cauzate de mai multe tipuri de agenți patogeni. Chiar și pentru agenții patogeni cunoscuţi de oamenii de știință mai rămân încă multe necunoscute. Este rezonabil să ne așteptăm că vor mai exista şi alte amenințări.
Este esențial ca oamenii de știință să studieze noi agenți patogeni ai bolilor în laborator pe măsură ce sunt descoperiți, să înțeleagă cum se deplasează de la o gazdă la alta, cum sunt afectați de diferite condiții, ce variații dezvoltă în timp și ce măsuri eficiente de control a răspândirii lor pot fi aplicate.
Pe lângă virusurile mai bine cunoscute, cum ar fi virusul rabic, virusul West Nile și virusul Ebola, mai există şi alţi agenți patogeni de importanță critică care circulă în lume astăzi și care reprezintă o amenințare serioasă.
Hantavirusurile, virusul Dengue, virusul Zika și virusul Nipah sunt toate investigate în diferite laboratoare, acolo unde cercetătorii lucrează pentru a înțelege mai multe despre modul cum se transmit, pentru a dezvolta diagnostice rapide, terapii și pentru producerea de vaccinuri.
Microorganismele sunt cea mai abundentă formă de viață de pe planetă și sunt extrem de importante pentru sănătatea umană și sănătatea plantelor și animalelor. În general, oamenii s-au adaptat prezenței lor și invers.
În cazul acelor microbi având capacitatea de a face rău, este necesar să studiem cât mai mulți dintre ei pentru a fi pregătiţi atunci când va veni următoarea pandemie.
Traducere după What Do Scientists Actually Do When They Research ‘Dangerous’ Viruses în The Lab?