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.