Niebieskie skafandry
W filmach o chorobach często pojawiają się naukowcy pracujący w baloniastych, kosmicznych skafandrach. Czy takie skafandry stosuje się w rzeczywistości? Tak — w niektórych przypadkach. Ogólnie rzecz biorąc, stopnie zagrożenia biologicznego są (w uproszczeniu) cztery, i stosuje się je w zależności od rodzaju organizmów, z którymi się pracuje. Każdy z poziomów bazuje na poprzednim, tzn. reguły dotyczące niższego poziomu dotyczą też wszystkich wyższych poziomów.
1. BSL1 to najniższy stopień. W zasadzie każde laboratorium biologiczne to BSL1. Pracuje się tu z dobrze poznanymi szczepami bakterii, takimi jak E.coli, bakteriami niechorobotwórczymi i tak dalej. Oczywiście, nawet tu obowiązuje wiele zasad: zawsze należy mieć fartuch, nie wolno jeść ani pić, nie wolno zmieniać soczewek kontaktowych i tak dalej. Odpady biologiczne zbiera się osobno i autoklawuje. Pracę można wykonywać na otwartym stole laboratoryjnym (benchu).
2. W BSL2 musiałem spędzić sporą część swojego doktoratu, ale nie było to bardzo uciążliwe (a raczej — było, ale dlatego, że pomieszczenie było ekstremalnie ciasne i gorące). Poziom ten nie różni się aż tak od BSL1. Tu pracuje się z niezbyt groźnymi czynnikami chorobotwórczymi, do których zalicza się m.in. wirusa grypy A, salmonelle, mykoplazmy, a nawet MRSA. Główną różnicą jest dostępność laboratorium dla osób z zewnątrz i przeszkolenie personelu.
Także i tu prace można wykonywać na otwartym benchu, o ile nie grożą infekcję — np. jeśli możliwe jest powstawanie aerozolu, należy doświadczenie przeprowadzić w specjalnej komorze.
3. BSL3 wygląda już bardziej filmowo; zresztą, takie laboratorium można było zobaczyć na świetnym filmie „Contagion„. BSL3 służy do pracy z patogenami naprawdę niebezpiecznymi, mogącymi wywołać poważną lub śmiertelną chorobę i które zakażają drogą oddechową. Do nich zalicza się pałeczkę dżumy (Yersinia pestis), prątek gruźlicy (Mycobacterium tuberculosis), Leishmanię i wirusa zachodniego Nilu.
Praca w BSL3
Laboratorium BSL3 musi być zaopatrzone w szereg urządzeń. Po pierwsze, wchodzi się i wychodzi z niego przez osobne śluzy. W laboratorium panuje sztucznie utrzymywane podciśnienie, aby nic się z niego nie wydostawało, a wysysane powietrze trafia przez sterylne filtry. Prawie wszystko, co wychodzi z BSL3, wychodzi przez autoklaw. Dostęp jest ściśle kontrolowany i można go uzyskać albo będąc pod opieką uprawnionej osoby, albo po ukończeniu odpowiedniego szkolenia.
Pracujący w BSL3 muszą być odpowiednio przebrani. W śluzie zdejmujesz wszystko, poza bielizną, i wkładasz spodnie, bluzę, kitel, skarpetki i gumowe buty. Na ręce zakładasz gumowe rękawiczki i przyklejasz je do rękawa kitla srebrną taśmą (duct tape). Na głowę czepek ochronny, na twarz maska filtrująca powietrze, którą mocno zaciska się na nosie. Łatwo rozpoznaję, kto właśnie wrócił z BSL3: na twarzy ma czerwone odparzenia od maski. Ci, którzy pracują z aerozolami (np. osoby infekujące aerozolem zwierzęta doświadczalne) muszą dodatkowo założyć ochronną maskę z respiratorem. Do pracy zakłada się jeszcze drugą warstwę rękawiczek. Szczegóły wymaganego stroju ochronnego zależą od konkretnej instytucji.
Pracuje się wyłącznie w boksie, tzn. komorze z nawiewem laminarnym. Poza komorą wszystkie próbki muszą być szczelnie zamknięte. Wszystko musi być porządnie zdezynfekowane, a na prawie każdą ewentualność istnieją protokoły. Zdarza się, że komuś coś wypadnie z ręki, że popsuje się jakieś urządzenie, że nawet laboratorium zaleje woda z pękniętej rury — na to wszystko są przygotowane schematy działań, najczęściej potwornie upierdliwe i czasochłonne.
Przy wychodzeniu wszystko to trafia do autoklawu. Wszystko, z wyjątkiem bielizny. Również urządzenia — zatem elektronika (taka jak radio, komórka czy aparat, ale też FACS za dwieście tysięcy) albo zostaje w laboratorium na zawsze, albo zostaje uszkodzona.
4. BSL4 to najwyższy poziom zagrożenia biologicznego. To takie laboratorium, jakie widać np. w tym kiepskim filmie z Dustinem Hoffmanem: niebieskie ludziki w nadymanych skafandrach. Ten poziom dotyczy przede wszystkich silnie zakaźnych, bardzo niebezpiecznych wirusów, na które nie istnieje lekarstwo ani szczepionka. Głównie chodzi więc o różne rodzaje gorączek krwotocznych, Ebolę, a także wirusa czarnej ospy (mimo istnienia leków i szczepionki).
Świetnie można zobaczyć laboratorium i stację opieki BSL4 na poniższym filmiku, nakręconym podczas ćwiczeń zespołu Instytutu Chorób Tropikalnych kliniki Charité w Berlinie (film po niemiecku):
Film pokazuje jedną ciekawą rzecz: otóż stacja jest zabezpieczona nie tylko przed organizmami chorobotwórczymi, ale również przed pacjentami — nie da się łatwo wydostać ze stacji; drzwi są zamykane, okna włamanioodporne.
To właśnie na tym poziomie stosuje się owe „kosmiczne”, a w każdym razie — w pełni hermetyczne skafandry. Nadciśnienie gwarantuje, że nawet przy lekkim uszkodzeniu czynniki chorobotwórcze nie dostaną się do środka. Skafandry umożliwiają staranną dezynfekcję silnymi odczynnikami, a także, dzięki szczelności i nadciśnieniu, utrudniają nieumyślny kontakt z patogenem. Oczywiście, nie chronią przed wszystkim — np. przed skaleczeniami.
Tak wyglądała praca nad szczepionką na wąglik w Porton Down w 1964
Piątego listopada 1976 roku pewien naukowiec pracujący w specjalnym laboratorium wysokiego stopnia zagrożonia biologicznego w Microbiological Research Establishment, Porton Down, UK ukłuł się w palec podczas analizy tkanek pobranych od świnek morskich. Natychmiast zdjął rękawiczkę i zdezynfekował dłoń, wygniatając palec, w który się ukłuł — wszystko zgodnie z protokołem. Palec nie krwawił, a oględziny za pomocą lupy nie pozwoliły dostrzec żadnej rany. Mimo to poddany kwarantannie i obserwacji naukowiec sześć dni później bardzo ciężko zachorował.
Świnki morskie zainfekowano bowiem nieznanym wcześniej czynnikiem chorobotwórczym, który pochodził z próbek pobranych od pacjentów cierpiących na gorączkę krwotoczną w centralnej Afryce — południowym Sudanie i Zairze (jak wówczas nazywano Demokratyczną Republikę Konga). Pechowy naukowiec miał jednak dużo szczęścia — przeżył. Jest to jeden z pierwszych dokładnie opisanych przypadków Eboli.
Na koniec jeszcze dwie rzeczy, jakie spotyka się w laboratoriach.
Rękawiczki. Kiedy robiłem doktorat, polecono mi nawet pracować w BSL2 z minimalnie chorobotwórczymi bakteriami bez gumowych rękawiczek. Uzasadnienie było ciekawe: osoby pracujące gołymi rękami bardziej zwracają uwagę na zanieczyszczenia i staranniej podchodzą do dezynfekcji — a na gumowych rękawiczkach świetnie można przenosić patogeny, jeśli się ich porządnie nie zdezynfekuje. Rękawiczki stosowałem raczej do ochrony próbek przed zanieczyszczeniami pochodzącymi z moich rąk, zwłaszcza niszczącymi moje próbki RNA enzymami trawiącymi RNA, których mamy pełno na rękach. Oczywiście w rękawiczkach pracuje się też z substancjami toksycznymi, rakotwórczymi albo radioaktywnymi, ale do pracy na codzień w BSL1 czy BSL2 nie są konieczne.
Komora ze sterylnym nawiewem laminarnym, aka laminar, aka laminat, aka nawiew, aka boks. Znów: komora wygląda szpanersko, ale głównie stosuje się ją do ochrony próbek przed bakteriami z powietrza czy chuchu naukowca, a nie naukowca przed próbkami (oczywiście naukowca też chroni, dlatego w BSL3 i 4 trzeba pracować zawsze w boksie). Boks umożliwia sterylną pracę bez niebezpieczeństwa, że przywiana przez wiatr bakteria zainfekuje nasze płytki agarowe albo kultury komórkowe. Szpanerskie fioletowe światło to oczywiście UV służący do dezynfekcji boksu.
Filed under: 01 Nauka | 6 Komentarzy
Tagi: bsl1, bsl2, bsl3, bsl4, charité, ebola
Jako dzieciak marzyłem że będę kiedyś pracował w „kosmicznych skafandrach” z groźnymi wirusami w BSL4 tak jak na filmie „Epidemia”… No i nic z tego nie wyszło :/ Utknąłem na BSL2 i nie zapowiada się żebym miał „awansować” :/ Za to koledzy z labu obok zostali wyeksmitowani do BSL3 po tym jak ich patogen „właściwie BSL2+, więc czemu nie…” zabił przypadkowego laboranta.
Żartujesz? Jaki patogen? Albo wręcz więcej szczegółów? Z naszego BSL3 niektórzy goście z rejonów dotkniętych epidemią gruźlicy (jak Tanzania, Płd. Afryka albo Białoruś) robią sobie trochę jaja, bo na codzień pracują z ludźmi chorymi na gruźlicę, i nie muszą w tym celu przechodzić przez śluzę i zakładać maski filtrujące.
Nb na filimiku z Charité jest mój znajomy, który tak się złożyło że zainteresował się medycyną tropikalną i akurat pracuje w jednej z niewielu instytucji, które mają takie cuś. Ale generalnie to chyba nikt dobrowolnie nie chce pracować w BSL4 ani nawet BSL3, bo to jest niewdzięczna upierdliwość i wykańczające fizycznie. Ja odwiedziłem BSL3 ze swoim studentem (który był naszym security officer), jeju — cieszę się, że nie muszę tam pracować.
Atenuowany szczep Yersinia pestis, teoretycznie niezjadliwy… ale po tym wypadku zrozumiano że jednak potrafi być zjadliwy i zrobiła się z tego publikacja w wysokoimpaktowym żurnalu ;) A ludzie pracujący z Yersinią zostali wyeksmitowani do BSL3. Jak chcesz detali, to: Frank KM, Schneewind O, Shieh WJ. Investigation of a researcher’s death due to septicemic plague. N Engl J Med 2011;364(26):2563-4.
Więc podsumowałbym to tak:
Choć na serio oczywiście to wcale nie było śmieszne :/
I wiem, zgadza się, koledzy z BSL3 nie znoszą tam pracować. Ostatnio jak się zepsuł skaner w jednym z pomieszczeń, to żeby zeskanować zeszyt laboratoryjny musieli urządzać cyrki z przenoszeniem zeszytu do sąsiedniego pomieszczenia (przeznaczonego na inny patogen) które ma działający skaner. I każda procedura trwa tam znacznie dłużej niż w normalnym labie. Więc jasne, cieszę się że spokojnie mogę sobie zrelaksowany siedzieć w moim BSL2… ale wiesz, dziecięce marzenie o byciu „hardcorowym” mikrobiologiem z „Epidemii” pozostaje niezrealizowane. Nie miałbym nic przeciwko temu żeby się przerzucić w badaniach na jakiś naprawdę „groźny” patogen… BTW: Byłem kiedyś zwiedzać lab gdzie robią diagnostykę gruźlicy, ale to był dziwny BSL3. Miał śluzy, przebieranie się itd., ale już np. nie miał porządnych laminarów tylko coś w stylu dygestorium, więc chroniło to pracowników przed mikrobami z próbki, za to absolutnie nie chroniło próbki przed zanieczyszczeniem z pomieszczenia. Pewnie tak jak mówisz – jak w szpitalu lekarze diagnozują pacjentów w samych maseczkach na twarzy, to ktoś uznał że lab diagnostyczny też nie musi być idealny ;)
Dzięki za szczegółowe namiary. Bardzo ciekawe, obłędny przypadek: jeśli dobrze rozumiem, pacjent miał mutację, która uczyniła go wrażliwym nawet na atenuowany szczep pałeczki dżumy.
Jeśli chodzi o bycie „prawdziwym” mikrobiologiem – ha, ja się czuję jak nieprawdziwy naukowiec, bo w ogóle nie pracuję w laboratorium. Tak że cry me a river.
Wreszcie — jak są maseczki na twarzy, to jest nieźle, słyszałem o laboratorium w którym preparaty z granulomami z płuc chorych na gruźlice są przygotowywane bez jakichkolwiek środków ochronnych, tylko w rękawiczkach (nie w Niemczech ani nie w Afryce).
Bardzo ciekawy wpis ;-)
Czy budując takie laboratorium – a jak wiadomo należy doprowadzić zasilanie, sieć komputerowa itp. w jakiś specjalny sposób uszczelnia sie kable? Zwykłe mufy ( przepustki) IP40 nie są hermetyczne choć są szczelne np. co do rozbryzgów wody bez ciśnienia. Rozumiem że tu oczekuje sie niekiedy szczelności także pod niewielkim ciśnieniem czy wręcz hermetyczności.
Pozdrawiam
Nie mam bladego pojęcia. Ale szczelność gwarantuje się podciśnieniem — dzięki temu „przeciek” idzie zawsze w jedną tylko stronę, do środka. Podciśnienie generuje się zasysając powietrze z wnętrza laboratorium poprzez specjalne sterylizujące filtry.