Labori Kun Danĝeraj Virusoj Sonas Kiel Problemo - Sed Jen Kion Sciencistoj Lernas De Studado de Patogenoj En Sekuraj Laboratorioj
Labori Kun Danĝeraj Virusoj Sonas Kiel Problemo - Sed Jen Kion Sciencistoj Lernas De Studado de Patogenoj En Sekuraj Laboratorioj
Anonim
Mikroboj estas ĉie - kaj ili ne ĉiuj estas amikaj. generas/E+ per Getty Images

Jerry Malayer, Oklahoma State University

Estas ĉirkaŭ 1 400 konataj homaj patogenoj - virusoj, bakterioj, fungoj, protozooj kaj helmintoj, kiuj povas kaŭzi vundon aŭ morton de homo. Sed en mondo kun duilionoj da individuaj specioj de mikroorganismoj, kie sciencistoj kalkulis nur unu milono de unu procento, kiom verŝajne esploristoj malkovris kaj karakterizis ĉion, kio povus minaci homojn?

Tute ne tre verŝajne. Kaj estas multe por gajni el pli bone koni ĉi tiujn mikroskopajn malamikojn.

Do kvankam en la ĉiutaga vivo havas sencon eviti ĉi tiujn danĝerajn mikroorganismojn, sciencistoj kiel mi estas motivitaj studi ilin proksime kaj persone por lerni kiel ili funkcias. Kompreneble, ni volas fari ĝin en kiel eble plej sekura maniero.

Mi laboris en bioenhavaj laboratorioj kaj publikigis sciencajn artikolojn pri kaj bakterioj kaj virusoj, inkluzive de gripo kaj la koronavirus SARS-CoV-2. Ĉi tie en Oklahoma State University, 10 esplorgrupoj nuntempe studas patogenojn en biosekuraj laboratorioj. Ili identigas genetikajn variojn de virusoj kaj bakterioj, studante kiel ili funkcias ene de ĉeloj de siaj gastigantoj. Iuj malimplikas kiel la gastiga imunsistemo respondas al ĉi tiuj invadantoj kaj estas tuŝita de tiel nomataj komorbidaĵoj de obezeco, diabeto aŭ progresinta aĝo. Aliaj esploras kiel detekti kaj forigi patogenojn.

Ĉi tiu speco de esplorado, por kompreni kiel patogenoj kaŭzas damaĝon, estas decida al homa kaj bestkuracisto, same kiel al la sano de mamuloj, birdoj, fiŝoj, plantoj, insektoj kaj aliaj specioj ĉirkaŭ la globo.

Antaŭavertita estas antaŭarmita

Pensu pri ĉiuj sciencistoj lernis en la pasinta jarcento pri kiel malhelpi malsanojn surbaze de kompreno, kiu mikroorganismo respondecas, kie ĝi estas en la medio kaj kiel ĝi venkas la naturajn defendojn de homoj.

Kompreni kion ĉi tiuj organismoj faras, kiel ili faras ĝin kaj kiel ili disvastiĝas helpas esploristojn evoluigi rimedojn por detekti, mildigi kaj kontroli ilian ekspansion. La celo estas povi kuraci aŭ malhelpi la malsanon, kiun ili kaŭzas. Ju pli danĝera estas la patogeno, des pli urĝe la sciencistoj bezonas ĝin kompreni.

Ĉi tie envenas laboratorio-esplorado.

Sciencistoj havas bazajn demandojn pri kiel patogeno kondukas sin. Kian maŝinaron ĝi uzas por eniri gastigan ĉelon kaj reprodukti? Kiajn genojn ĝi aktivigas, por fari kiujn proteinojn? Ĉi tiu speco de informoj povas esti uzataj por indiki strategiojn por forigi la patogenon aŭ kaŭzi malsanojn aŭ vakcinojn.

Dum la biblioteko de kio estas konata pri patogenoj kreskas, ekzistas pli da ŝanco, ke esploristoj povas apliki iom da tiu scio kiam ili alfrontas emerĝantan patogenon.

Homoj povus renkonti novajn patogenojn dum ili moviĝas en malsamajn partojn de la mondo aŭ ŝanĝas ekosistemojn. Foje patogeno adaptiĝas al nova vektoro - signifante ke ĝi povas esti portita per malsama organismo - permesante al ĝi disvastiĝi en novajn areojn kaj infekti novajn populaciojn. Ĉirkaŭ 70% de emerĝantaj infektaj malsanoj tra la mondo estas transdonitaj per bestoj al homoj; tiuj estas nomataj zoonozaj malsanoj. Estas grave kompreni kiel ĉi tiuj vojoj funkcias por havi eĉ modestan kapablon antaŭdiri, kio povus okazi.

Kvankam ekzistas ŝablonoj en la naturo, kiuj povas provizi indicojn, la enorma diverseco de la mikroba mondo kaj la rapideco kun kiu ĉi tiuj organismoj evoluigas novajn strategiojn por sia propra defendo kaj supervivo faras nepre studi kaj kompreni ĉiun kiel ĝi estas malkovrita.

Ĉu ĉi tiu esplorado povas esti farita sekure?

Ne ekzistas nula risko en iu ajn klopodo, sed dum multaj jaroj esploristoj evoluigis sekurajn laboratoriajn metodojn por labori kun danĝeraj patogenoj.

Ĉiu studo devas anticipe dokumenti kio estas farenda, kiel, kie kaj de kiu. Ĉi tiuj priskriboj estas reviziitaj de sendependaj komitatoj por certigi, ke la planoj skizas la plej sekuran manieron fari la laboron. Estas sendependa sekvado de edukitaj profesiuloj ene de la institucio kaj, en iuj kazoj, de la Usonaj Centroj por Malsana Kontrolo kaj Antaŭzorgo, la Usona Sekcio de Agrikulturo, aŭ ambaŭ, por certigi, ke esploristoj sekvas la aprobitajn procedurojn kaj regularojn.

Tiuj, kiuj laboras kun danĝeraj patogenoj, aliĝas al du aroj de principoj. Estas biosekureco, kiu rilatas al reteno. Ĝi inkluzivas ĉiujn inĝenierajn kontrolojn, kiuj tenas la sciencistojn kaj ilian ĉirkaŭaĵon sekuraj: enfermitaj, ventolitaj laborspacoj nomitaj biosekurecaj kabinetoj, direktaj aerfluoj kaj antaŭĉambroj por kontroli aermovon ene de la laboratorio. Specialaj alt-efikecaj partiklaj aerfiltriloj (HEPA) purigas la aeron moviĝantan en kaj el la laboratorio.

Ni sekvas bonajn laborpraktikojn en laboratorio, kaj ĉiuj vestiĝas en persona protekta ekipaĵo inkluzive de roboj, maskoj kaj gantoj. Kelkfoje ni uzas specialajn spiralojn por filtri la aeron, kiun ni spiras dum en la laboratorio. Aldone ni ofte malaktivigas la patogenon, kiun ni studas - esence disigante ĝin, por ke ĝi ne funkciu - kaj prilaboras la pecojn unu aŭ kelkajn samtempe.

Tiam estas biosekureco, kio signifas la mezurojn destinitajn por malhelpi perdon, ŝtelon, liberigon aŭ misuzon de patogeno. Ili inkluzivas alirkontrolojn, stokregistrajn kontrolojn kaj atestitajn metodojn por senkontaminado kaj forigo de rubo. Parto de ĉi tiuj sekurecaj mezuroj estas teni la detalojn proksime.

La esplorkomunumo rekonas kvar nivelojn de biosekurecaj praktikoj. Biosekurecnivelo-1 (BSL-1) kaj BSL-2 estas aplikitaj al ĝeneralaj laboratoriospacoj kie ekzistas malalta al neniu risko. Ili ne laborus kun mikroorganismoj kiuj prezentas gravan minacon al homoj aŭ bestoj.

BSL-3 rilatas al laboratorioj kie ekzistas alta individua risko sed malalta komunuma risko, signifante ke ekzistas patogeno kiu povas kaŭzi gravan homan malsanon sed terapioj estas haveblaj. Ĉi tiu estas la speco de laboro miaj kolegoj kaj mi, kaj multaj medicinaj kaj veterinaraj lernejoj, faros.

BSL-4 rilatas al laboro kun patogenoj kiuj prezentas altan riskon de signifa malsano en homoj, bestoj aŭ ambaŭ kiuj estas transdonitaj inter individuoj kaj por kiuj efika terapio eble ne estas havebla. BSL-4-laboratorioj estas relative maloftaj, laŭ unu takso nur proksimume 50 ekzistas en la mondo.

Je ĉiu nivelo la pliigita risko postulas ĉiam pli severajn antaŭzorgojn por konservi laboristojn sekuraj kaj malhelpi ajnan hazardan aŭ malican misuzon.

Kio estas en risko se scienco ignoras ĉi tiujn mikrobojn?

En la lastaj jaroj, la mondo vidis eksplodojn de severa malsano kaŭzita de pluraj specoj de patogenoj. Eĉ por la patogenoj pri kiuj sciencistoj scias, multe restas nekonata. Estas racie atendi, ke ekzistas pli da minacoj tie ankoraŭ por esti malkovritaj.

Estas kritike por sciencistoj studi novajn malsanpatogenojn en la laboratorio kiam ili estas malkovritaj kaj kompreni kiel ili moviĝas de gastiganto al gastiganto kaj estas trafitaj de kondiĉoj; kiaj variadoj evoluas laŭlonge de la tempo; kaj kiaj efikaj kontroliniciatoj povas esti evoluigitaj. Krom pli konataj virusoj kiel rabio, Okcidenta Nilo-viruso kaj Ebolo, ekzistas pluraj grave gravaj patogenoj cirkulantaj en la mondo hodiaŭ, kiuj prezentas gravan minacon. Hantavirusoj, dengue, Zika viruso kaj la viruso Nipah estas ĉiuj sub enketo en diversaj laboratorioj, kie esploristoj laboras por kompreni pli pri kiel ili estas transdonitaj, evoluigi rapidajn diagnozojn kaj produkti vakcinojn kaj terapiojn.

Mikroorganismoj estas la plej abunda formo de vivo sur la planedo kaj ekstreme gravaj por la homa sano kaj la sano de plantoj kaj bestoj. Ĝenerale, homoj adaptiĝis al sia ĉeesto, kaj inverse. Por tiuj mikroboj kun la kapablo fari veran damaĝon, estas senco studi tiom da kiom povas sciencistoj nun, antaŭ ol la venontaj pandemiaj sukcesoj.

Jerry Malayer, helpdekano por Esplorado kaj Graduate Education kaj Profesoro pri Fiziologiaj Sciencoj en la Postgimnazio de Veterinara Medicino, Oklahoma State University

Populara laŭ temo