Zdrowie

Naj(nie)bezpieczniejszy zawód świata

Numer 3/2019
science photo / Shutterstock
Na świecie pojawiają się ogniska zakażeń wyjątkowo niebezpiecznymi wirusami, które szybko uśmiercają chorego. Nie ma na nie szczepionek ani lekarstw. Jak naukowcy badają takie patogeny?
Wirus Marburg.decade3d - anatomy online/Shutterstock Wirus Marburg.
By skutecznie reagować na sytuacje kryzysowe związane z epidemiami, przeprowadza się symulacje działań. Tutaj jedna z takich akcji – lotnisko Malpensa w Mediolanie, 2014 r.Davide Calabresi/Shutterstock By skutecznie reagować na sytuacje kryzysowe związane z epidemiami, przeprowadza się symulacje działań. Tutaj jedna z takich akcji – lotnisko Malpensa w Mediolanie, 2014 r.
Praca w pełnym rynsztunku w laboratoriach o wysokiej ­klasie bezpieczeństwa biologicznego wymaga ciągłej koncentracji i precyzji.Davide Calabresi/Shutterstock Praca w pełnym rynsztunku w laboratoriach o wysokiej ­klasie bezpieczeństwa biologicznego wymaga ciągłej koncentracji i precyzji.
Wirus Zika przyczepia się do receptora atakowanej komórki.Kateryna Kon/Shutterstock Wirus Zika przyczepia się do receptora atakowanej komórki.
Przenoszony przez komary wirus Zachodniego Nilu.Kateryna Kon/Shutterstock Przenoszony przez komary wirus Zachodniego Nilu.

Rok 1980. Niewinna wycieczka do wnętrza jaskini Kitum mieszczącej się na terytorium Kenii. Przypadkowy kontakt ze zwierzęcymi ekskrementami. Tydzień później pierwsze objawy. Najpierw ból głowy, potem bolesność kolejnych partii ciała, a po kolejnych trzech dniach gorączka, nudności, wreszcie krwawe wybroczyny w gałkach ocznych i zmiana zachowania. A to dopiero początek koszmaru. Powtarzające się wymioty przybierają postać określaną jako vomito negro, upstrzonej czarnymi cętkami czerwonawej wydzieliny. Wkrótce dołączają do nich krwotoki z różnych otworów ciała. Organy wewnętrzne zostają zablokowane przez skrzepy. Tkanka łączna zanika, głowa przypomina pokryty siatką żył siniec, twarz – nieruchomą maskę, a wraz z rozpadem neuronów bezpowrotnie utracone zostają wyższe funkcje mózgu. Od tego momentu zainfekowany staje się ładunkiem wybuchowym, złożonym z milionów cząstek śmiercionośnych drobnoustrojów.

Taka wizja infekcji wirusem Marburg, zbudowanym podobnie jak wirus Ebola, została przedstawiona w „Strefie skażenia” przez Richarda Prestona. Z pewnością jeży włosy na głowie, ale należy zaznaczyć, że już po premierze książka Amerykanina znalazła się w ogniu krytyki za zbytnie wyolbrzymianie szokujących momentów na potrzeby literackiej fikcji. Niewątpliwie jednak ogniska epidemii wywołanej wirusem Ebola pojawiają się w Afryce, nie ma na gorączkę krwotoczną Ebola ani leku, ani szczepionki, a ponad połowa zarażonych umiera. Trudno zatem nie myśleć o możliwości przedostania się choroby do naszego kraju. Czy epidemia z tysiącami ofiar byłaby możliwa na terenie Polski?

– Tego typu patogeny stanowią stosunkowo niewielkie zagrożenie w naszym regionie. Z reguły mają swoje ulubione warunki i wymagania, takie jak wilgotność powietrza czy temperatura, i nie przenoszą się efektywnie w naszym klimacie, a objawy choroby są na tyle wyraźne, że możliwa jest izolacja pacjentów – mówi prof. dr hab. Krzysztof Pyrć, lider zespołu Virogenetics w Małopolskim Centrum Biotechnologii w Krakowie. Chociaż w skali świata wirus Ebola plasuje się daleko od takich zabójców jak wirusy zapalenia wątroby, wirus HIV czy wirus dengi, z punktu widzenia jednostki powoduje on bardzo niebezpieczną śmiertelną chorobę. Z tego względu zrozumienie biologii patogenów klasy czwartej (obok wspomnianych Eboli i Marburga należą tu jeszcze wirusy wywołujące inne gorączki krwotoczne, jak gorączka Lassa) stanowi cel badań wielu zespołów naukowych z całego świata.

Najgroźniejsze wirusy

Praca z patogenami wymusza stosowanie szczególnych środków ochrony. Buduje się więc specjalne laboratoria, które klasyfikuje się według czterech poziomów bezpieczeństwa biologicznego – BSL (ang. biosafety level). W laboratorium klasy pierwszej mamy do czynienia z czynnikami stosunkowo niegroźnymi (jak szczepy pałeczki okrężnicy), które nie wywołują chorób u zdrowych dorosłych ludzi, a więc i obowiązujące w nich środki bezpieczeństwa wynikają bezpośrednio ze standardowych procedur pracy: obowiązkowe jest noszenie fartucha, a kiedy trzeba również rękawiczek i okularów ochronnych, dezynfekowanie sprzętu badawczego po zakończonej pracy czy mycie rąk.

Pracownicy laboratoriów typu BSL-2 muszą być przeszkoleni w zakresie pracy z materiałami niebezpiecznymi, bo mikroorganizmy, jakimi się zajmują, odpowiadają za umiarkowane ryzyko zakażenia, czyli mogą wywoływać choroby u osób z osłabionym układem odpornościowym. Dlatego pomieszczenia badawcze powinny być oddzielone od części administracyjnej budynku, a praca z materiałem zakaźnym musi się odbywać w specjalnych komorach laminarnych (laminar flow) typu II ze sterylnym przepływem powietrza oraz zawsze w maseczkach ochronnych. – W laboratorium klasy drugiej pracuje się z rzeczami, z którymi każdy z nas spotyka się np. w tramwaju. Przeziębienie czy choroby biegunkowe są dla nas problemem, ale nie stanowią poważnego zagrożenia – wyjaśnia prof. dr hab. Krzysztof Pyrć.

Prawdziwe zagrożenia pojawiają się w laboratoriach BSL-3. – Pracujemy z patogenami, które możemy spotkać w szpitalu zakaźnym i które mogą być dla nas niebezpieczne – podkreśla prof. Pyrć, kierownik takiej placówki na Uniwersytecie Jagiellońskim. Chodzi tu o mikroorganizmy rodzime, ale i egzotyczne, przenoszące się np. drogą powietrzną i mogące wywoływać nawet śmiertelne zakażenie. Dlatego wraz ze wzrostem ryzyka zmieniają się wymagania dotyczące bezpieczeństwa. Pomieszczenia takie muszą być wyraźnie odseparowane od ogólnodostępnych części budynku, a wejść do nich może tylko wykwalifikowany personel. Także w samym laboratorium stosuje się liczne dodatkowe zabezpieczenia. Wewnątrz powinno panować podciśnienie, tak aby w wypadku nieszczelności powietrze było zasysane do wnętrza, powietrze wydostające się z laboratorium powinno być oczyszczane przez filtry absolutne, a prace z czynnikami zakaźnymi muszą być prowadzone w komorach mikrobiologicznych. Pojawiają się wymagania dotyczące rozmieszczenia źródeł światła, a także możliwości sterylizacji całego wyposażenia laboratorium, do którego dostęp odbywa się poprzez system śluz. Odzież ochronna pracowników musi mieć zapięcie z tyłu, przy czym powinni oni często zmieniać rękawice jednorazowe. BSL-3 to już zdecydowany krok w stronę hermetyzacji laboratorium – jednak w porównaniu z najbardziej zaawansowanymi placówkami można odnieść wrażenie, że to ledwie zabawa w mikrobiologa.

Stacje kosmiczne na Ziemi

W porównaniu z tymi trzema poziomami bezpieczeństwa biologicznego laboratoria typu BSL-4 to miejsca rodem z dzieł science fiction. Najnowsze technologie, dopracowane do najmniejszych szczegółów procedury wejścia, przebywania wewnątrz i wyjścia – a wszystko to jako efekt prostej zasady: nic nie może się wydostać. To jedne z najlepiej zabezpieczonych miejsc na Ziemi i choćby ze względu na same koszty ich budowy i wyposażenia na świecie istnieje ich zaledwie kilkadziesiąt. Obok najbardziej znanego choćby z filmów wojskowego ośrodka U.S. Army Medical Research Institute of Infectious Diseases (USAMRIID) można wymienić zlokalizowane także w naszym regionie Robert Koch-Institut w Berlinie czy czeski szpital zakaźny Odbor Biologické Ochrany w Těchonínie, który kilka lat temu wzbudził sporą sensację. Wszystkie obsługiwane są przez najwybitniejszych specjalistów, którzy doskonale umieją trzymać nerwy na wodzy w warunkach, gdy najmniejszy błąd może oznaczać śmierć w męczarniach. I to nie tylko śmierć ich samych, ale – w skrajnych przypadkach – nawet sporej części populacji.

Restrykcje mają odciąć drogę ucieczki chętnym na zwiedzanie świata patogenom. Poza wszystkimi zabezpieczeniami ośrodków typu BSL-3 laboratorium poziomu 4 musi być wyposażone w odrębny obieg powietrza, przepuszczanego każdorazowo przez filtry HEPA, skonstruowane tak, by zatrzymać cząstki nawet 85 razy mniejsze od jakichkolwiek znanych wirusów. Dodatkowymi wymogami są własne generatory prądu czy konieczność utrzymywania podciśnienia w strefie roboczej (skafandry za to są ciśnieniowe i muszą zakrywać całe ciało pracownika). Pod względem konstrukcji laboratorium BSL-4 przypomina szkatułkę w szkatułce – całkowita izolacja od świata zewnętrznego i samowystarczalność to kluczowe założenia.

Podobnie dostanie się do jednej z takich placówek jest zarezerwowane jedynie dla wybrańców. Na przykład na drodze do umieszczonego w osobnym budynku laboratorium bostońskich National Emerging Infectious Diseases Laboratories (NEIDL) stoi stróżówka, gdzie każdy musi poddać się badaniu wykrywaczem metali i skanowaniu siatkówki oka, o wypełnieniu różnego rodzaju kwestionariuszy czy przekroczeniu szeregu drzwi zabezpieczonych czytnikami kart magnetycznych nie wspominając. Po pozytywnym wyniku tych testów na tożsamość przychodzi pora na długi i żmudny proces przygotowań do wkroczenia na właściwy teren gorącej strefy. To nie jest praca dla niecierpliwych – już samo odbycie wszystkich czynności z wymaganą dokładnością może zająć nawet kilkadziesiąt minut. Najpierw pracownik pozbywa się wszelkich rzeczy osobistych i rozbiera się do naga. Następnie po obowiązkowym prysznicu przywdziewa strój chirurgiczny wraz z jednorazowymi rękawiczkami, zabezpieczając wszelkie potencjalnie nieszczelne miejsca taśmą. Dopiero w takim rynsztunku wkłada skafander ochronny, a następnie bierze prysznic, w którego trakcie kombinezon jest przez określony czas spryskiwany środkami odkażającymi. To ostatni etap, po którym wreszcie można udać się na stanowisko pracy.

Tylko dla najlepszych

A praca ta w żadnym razie do najłatwiejszych nie należy. Problemów może nastręczać już sam skafander, uniemożliwiający nie tylko podrapanie się po nosie, ale przede wszystkim ograniczający mobilność i pole widzenia. Do tego dochodzi utrudniona komunikacja przez nieustanny szum powietrza dostarczanego do wnętrza skafandra, aby wytworzyć nadciśnienie (w razie jakiegoś uszkodzenia powietrze wypływa z kombinezonu, zamiast do niego wlatywać, zabezpieczając naukowca przez zakażeniem).

Kilka godzin działania w takich wymuszających maksymalną koncentrację warunkach wystarcza, by nawet człowiek o stalowych nerwach popełnił nieodwracalny błąd. Dlatego jednym z wymagań pracy w tego typu laboratoriach o wysokim poziomie zabezpieczeń jest to, by w pomieszczeniu zawsze znajdowały się minimum dwie osoby. – Podstawą jest zaufanie do siebie członków zespołu – podkreśla prof. Pyrć. – Aby prowadzić badania w placówce BSL-3 Małopolskiego Centrum Biotechnologii, każdy na początku musi zdobyć doświadczenie w pracy z materiałem niezakaźnym, a potem z materiałem zakaźnym klasy 2. Dopiero kiedy wiemy, że dana osoba jest przeszkolona pod względem technicznym i proceduralnym, oraz mamy do niej zaufanie, można tak naprawdę zacząć zastanawiać się, czy może pracować w laboratorium klasy 3. Wtedy zaczyna się prawdziwe szkolenie.

To zaledwie część procedur stosowanych podczas codziennych obowiązków w laboratoriach BSL-4. Tu nie ma miejsca na jakiekolwiek kompromisy – by pracować niezależnie, naukowcy muszą przejść rygorystyczne szkolenie, aby zabezpieczyć siebie i laboratorium, ale również by móc swobodnie poruszać się w ograniczonej przestrzeni w ubraniu ochronnym. W przypadku BSL-4 nawet to okazuje się jednak czasem niewystarczające. Skomplikowane procedury wejścia i opuszczenia skażonej strefy wymuszają planowanie każdego eksperymentu kilka kroków do przodu, a nagłe opuszczenie stanowiska, choćby ze względu na potrzebę fizjologiczną, nie wchodzi w grę. Nie tylko więc regularne testy, oceniające sprawność fizjologiczną i mentalną personelu, ale i porównywane przez samych naukowców z nurkowaniem głębinowym klaustrofobiczne warunki pracy połączone ze świadomością nieustającego zagrożenia stanowią dla wielu barierę nie do przejścia.

BSL a sprawa polska

O powstaniu w Polsce laboratorium czwartego poziomu bezpieczeństwa biologicznego mówi się już od jakiegoś czasu, ale wciąż nie doczekaliśmy się zdecydowanych ruchów w kierunku jego budowy. – W tych laboratoriach często bada się patogeny dla nas bardzo egzotyczne. Pojawiają się koncepcje dotyczące powstania tego typu placówki, jednak biorąc pod uwagę, że będąc częścią Unii Europejskiej, mamy stosunkowo łatwy dostęp do takich pracowni w Niemczech bądź Czechach, punktem spornym pozostaje, czy rzeczywiście budowa obiektu BSL-4 w Polsce ma sens – mówi prof. Pyrć.

Obecnie mamy w kraju kilka placówek oznaczonych jako BSL-3, jak zlokalizowany w Puławach Ośrodek Diagnostyki i Zwalczania Zagrożeń Biologicznych Wojskowego Instytutu Higieny i Epidemiologii czy Laboratorium Virogenetics w Małopolskim Centrum Biotechnologii. To właśnie w tym drugim ośrodku Krzysztof Pyrć i jego zespół prowadzą badania m.in. nad flawiwirusami. – Do tej grupy zaliczają się doskonale znane wirusy, jak zapalenia wątroby typu C czy odkleszczowego zapalenia mózgu. Jednak większość jej przedstawicieli jest dla nas nieco egzotyczna. Do niedawna nikt nie przejmował się zagrożeniami powodowanymi przez takie patogeny jak wirus Zachodniego Nilu, dengi czy Zika. Zmiany zachodzące w samych wirusach oraz zmiana klimatu sprawiły, że powoli zaczynają one zbliżać się do Polski – zauważa prof. Pyrć. – Obecnie prowadzimy badania pozwalające nam zrozumieć, jak dochodzi do zakażenia i jak ono przebiega. Mamy nadzieję stworzyć skuteczne leki, które w razie zagrożenia będą ratować życie. Jest to jednak mozolna praca całego zespołu, a od rozpoczęcia badań do sukcesu upływa często wiele lat.

Poziom skomplikowania działań podejmowanych przez naukowców w takich kosmicznych laboratoriach i związane z nimi ryzyko są możliwe do udźwignięcia tylko dla najwybitniejszych. Jedno jest jednak pewne: to właśnie dzięki nim takie wydarzenia jak opisane w „Strefie skażenia” przez Richarda Prestona pozostają przerażającą, ale w dużej mierze jedynie literacką fikcją.

01.03.2019 Numer 3/2019

Czytaj także

Reklama
Reklama

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną