Biolaby

27 Maj 2010

Najchętniej wszyscy byśmy o nich zapomnieli, a jeszcze lepiej – całkowicie wymazali z naszego życia. Któż bowiem nie chciałby się pozbyć przeziębień, grypy, świnki, anginy czy choćby pospolitego kataru? Niestety jednak, nie jest to możliwe. Co więcej, istnieje całkiem spora grupa ludzi, którzy muszą – z racji wykonywanego zawodu – codziennie niemal stykać się z rozmaitymi drobnoustrojami, w większości bardzo nieprzyjemnymi.

Aby jednak nie musieli oni tego robić kompletnie bez ochrony, wymyślono pewien system, który z angielska nazywamy BSL (BioSafety Level) – co można by przetłumaczyć jako Poziom Bezpieczeństwa Biologicznego.

Istnieją cztery główne poziomy: od pierwszego(najniższego) do czwartego. Poniżej omówię je pokrótce, zaczynając od poziomu najniższego.

BSL 1

Najniższy poziom bezpieczeństwa. Tak naprawdę można powiedzieć, że każde (poza tymi zaklasyfikowanymi wyżej) laboratorium ma pierwszy poziom bezpieczeństwa. W BSL1 badane są tylko niegroźne i dobrze znane czynniki biologiczne, jak np. wirus zakaźnego zapalenia wątroby psów, niektóre – niezakaźne – szczepy pałeczki okrężnicy (E.coli) czy też bakterie Bacillus subtilis. Oczywiście w związku z tym, że na tym poziomie pracuje się z czynnikami stosunkowo bezpiecznymi, nie ma jakichś specjalnych środków ostrożności poza tymi wynikającymi ze standardowego postępowania z preparatami mikrobiologicznymi.

Standard microbiological practices

To zestaw ogólnych zasad na temat tego, jak należy postępować mając do czynienia z materiałem mikrobiologicznym. Co prawda nie są one całkowicie sztywne, ale szkielet postępowania pozostaje wszędzie mniej więcej taki sam.

Podstawowa zasada z kontaktach z jakimkolwiek materiałem biologicznym – i to warto zapamiętać, bo dotyczy każdego, np. gdy w czasie wycieczki zauważymy martwego lisa – to: każdy materiał biologiczny należy traktować jako potencjalnie zakaźny. Większość pozostałych zasad wynika z tej ogólnej. A należą do nich m.in.:

– po kontakcie z materiałem biologicznym należy myć ręce mydłem antybakteryjnym, tak samo jak kończąc już pracę w laboratorium (przed wyjściem);

– jedzenie, picie, palenie, żucie gumy, plucie itp. jest absolutnie wykluczone w jakimkolwiek laboratorium (zresztą, chciałbym zobaczyć naukowca-nadzorcę który by się zgodził na takie praktyki w swoim „sanktuarium”…);

– na sali obowiązuje fartuch ochronny, a jeśli trzeba to jednorazowe rękawiczki i okulary;

– materiału biologicznego nie należy (trzeba to komuś mówić?) jeść, pić, gryźć, wcierać w oczy, pryskać na kolegów itd. itp….

– po zakończeniu pracy należy zdezynfekować stoły laboratoryjne, używane narzędzia przeznaczyć do dezynfekcji, przyrządy jednorazowe włożyć do specjalnie oznaczonego pojemnika;

– personel powinien być przeszkolony w zakresie procedur obowiązujących w konkretnym laboratorium, a nad ich przestrzeganiem powinien czuwać jakiś nadzorca (np. główny laborant, czy jak tam sobie nazwą w firmie takie stanowisko).

Jak widać, wszystko to jest w gruncie rzeczy oczywistą oczywistością – trzeba jednak pamiętać, że w pewnych okolicznościach stosowanie tych prostych zabezpieczeń może uchronić przed przykrymi konsekwencjami – może niekoniecznie śmiercią, bo w BSL1 raczej (!) nie ma takiego niebezpieczeństwa, ale np. stratą czasu poświęconego na badania, gdy materiał zostanie zanieczyszczony innym czynnikiem biologicznym tylko dlatego, że jakiś nieostrożny badacz nie zdezynfekował narzędzi…

BSL2

Poziom stosunkowo podobny do BSL1 , przystosowany do pracy na patogenach umiarkowanie niebezpiecznych dla człowieka i środowiska. Zalicza się do nich wiele bakterii i wirusów, w szczególności tych powodujących lekkie choroby lub takie, którymi trudno jest zarazić się w warunkach laboratoryjnych.

Na poziomie 2 pracuje się m.in. nad takimi czynnikami jak Clostridium difficile (zapalenie jelit), chlamydie, wszystkie chorobotwórcze szczepy pałeczki okrężnicy, wirusy grypy (ale bez zabójczych mutacji) czy odry. Z ciekawostek warto dodać, że na mocy porozumienia wszystkie organizmy GMO badane i tworzone są na tym poziomie bezpieczeństwa – ot tak, na wszelki wypadek.

Laboratoria poziomu drugiego różnią się od BSL1 tym, że:

– najczęściej oddzielone są od głównych korytarzy itp. budynku, często mają oddzielne korytarze doprowadzające;

– personel jest przeszkolony w zakresie pracy nad materiałem niebezpiecznym;

– wymagane jest ostrożne obchodzenie się z ostrymi przedmiotami;

– w czasie trwania prac w laboratorium dostęp do niego jest ograniczony;

– na drzwiach wejściowych wymagane oznaczenie międzynarodowym symbolem zagrożenia biologicznego:

– przy pracach z substancjami w formie aerozoli używa się specjalnej komory (tzw. komora laminarna), wyposażonej w ochronną szybkę, dzięki czemu zmniejsza się ryzyko przypadkowego ochlapania twarzy.

A to właśnie takie cuś.

Kończąc temat biolabu poziomu 2 warto jeszcze wspomnieć, że niektóre duże laboratoria, zajmujące się na co dzień wirusem HIV mogą zajmować się nim w warunkach poziomu drugiego z tym, że przy zachowaniu wszelkich procedur poziomu trzeciego.

BSL3

Poziom trzeci; powoli zaczynamy obcować z niezbyt przyjemnymi zarazkami, którym – gwarantuję – nikt nie chciałby udzielić schronienia w swoim organizmie. Na poziomie trzecim standardowo pracuje się nad wszelkimi paskudnymi chorobami, w tym śmiertelnymi, przeciwko którym jest opracowana skuteczna terapia i/lub istnieją skuteczne i przetestowane szczepionki. I tak, zalicza się tutaj m.in. wirus gorączki zachodniego nilu (niedawno nas tym straszyli w mediach), wirus gorączki doliny Rift czy żółtą gorączkę.

Oprócz tego zaleca się, żeby – o ile tylko istnieją ku temu możliwości techniczne – wszystkie nieznane czynniki zakaźne były wstępnie badane na tym poziomie. Ponadto wysoce pożądane jest przeprowadzanie na tym poziomie wszelkich czynności które mogą doprowadzić do powstania zakaźnego aerozolu (w komorze laminarnej poziomu 3).

O ile dwa poprzednie poziomy były do siebie całkiem podobne, o tyle tutaj jest już nieco inaczej. Przede wszystkim istnieją już konkretne wymagania odnośnie budowy takiego laboratorium. I tak:

  • laboratorium musi być wyraźnie odseparowane od ogólnodostępnej części budynku, a dostęp do niego ograniczony podwójnymi drzwiami (pomiędzy nimi może znajdować się szatnia);
  • laboratorium (oraz każda sala w laboratorium) posiada zlew, który działa na fotokomórkę (lub inną technologię zbliżeniową – chodzi o to, by nie trzeba było dotykać potencjalnie skażonymi rękoma żadnych powierzchni) i  jest umieszczony tuż przy wyjściu z niego;
  • sugeruje się, aby w laboratorium poziomu 3 wytworzyć podciśnienie tak, aby w razie nieszczelności powietrze wpadało do środka, nie zaś uciekało na zewnątrz; w praktyce nie zawsze stosowane, jako że niekiedy laby bsl3 to tak naprawdę „podrasowane” bsl2;
  • wszystkie powierzchnie muszą być wykończone łatwo zmywalnymi powierzchniami i odporne na chemikalia dezynfekujące;
  • brak niedostępnych zakamarków – wszystkie powierzchnie muszą być łatwo dostępne do czyszczenia;
  • wszystkie meble (krzesła, stoły itp.) muszą poddawać się dekontaminacji;
  • wszystkie okna w laboratorium – jeśli już istnieją – muszą być na trwałe zamknięte;
  • komory laminarne poziomu trzeciego są obecne i umieszczone z dala od drzwi wejściowych;
  • zużyte powietrze jest bądź wyrzucane na zewnątrz daleko od okolic zamieszkanych bądź też filtrowana przez specjalne filtry;
  • oświetlenie zapobiega powstawaniu odbić i cieni mogących utrudniać dokładną ocenę sytuacji;
  • itp….

Jeśli chodzi natomiast o zmiany w procedurach… no cóż, też są dość znaczne. Oprócz wszystkich procedur obecnych wcześniej (mycie rąk itp.) są to przede wszystkim:

  • wstęp do laboratorium możliwy tylko pod nadzorem przeszkolonego pracownika;
  • ubiór ochronny w postaci dokładnie zakrywającego ciało kombinezonu z rękawiczkami i okularami ochronnymi; ubiór ten jest noszony tylko w laboratorium, nie wolno w nim wychodzić poza poziom 3;
  • powierzchnie robocze są czyszczone co najmniej raz dziennie i natychmiast po każdym rozlaniu jakiegokolwiek płynu;
  • wszystkie narzędzia są czyszczone w ustalony sposób, np. w autoklawie; wszystkie materiały biologiczne wynoszone poza laboratorium muszą być dokładnie zapakowane do szczelnego pojemnika, który winien być odkażony przed wyniesieniem;
  • personel laboratoryjny jest poddawany szczepieniom przeciwko wszystkim patogenom badanym na tym poziomie; szczepienia są odnawiane co określony czas;
  • całość personelu jest przeszkolona do pracy na trzecim poziomie bezpieczeństwa;
  • ostre przedmioty powinny być używane tylko, jeśli nie ma dla nich innej bezpieczniejszej alternatywy; po zużyciu należy je włożyć do specjalnego odpornego pojemnika by uniknąć ewentualnego skaleczenia innych;
  • wszystkie prace nad czynnikami zakaźnymi muszą być prowadzone w komorach laminarnych;
  • jeżeli jakaś czynność nie może być przeprowadzona w komorze laminarnej zaleca się korzystać z innych środków ochrony włączając w to maski tlenowe i kombinezony poziomu 4;
  • jeżeli prowadzone są jakiekolwiek badania nad zwierzętami, w ich obecności należy używać respiratorów;
  • itp.

Jak widać, poziom trzeci to zupełnie inna para kaloszy niż poprzednie dwa. I nic dziwnego, bo choróbska jakimi naukowcy się zajmują w tych laboratoriach są naprawdę paskudne.

BSL4


O ile wyżej było szczelnie, to teraz jest hermetycznie. Jeśli chcielibyśmy wejść do laboratorium poziomu 4 nie wystarczy ot tak włożyć sobie kombinezonu ochronnego, o nie…

BSL4 to najwyższy obecnie istniejący poziom izolacji biologicznej – nie bez powodu zresztą, ponieważ w warunkach ‚czwórki’ bada się najgroźniejsze patogeny istniejące na ziemi. Zalicza się do nich bardzo wiele gorączek krwotocznych, jako potencjalnie śmiertelnych i nieuleczalnych, takich jak np. Ebola, Marburg, gorączka Lassa albo ospa prawdziwa (czarna). Generalizując można przyjąć, że jeżeli coś jest gwałtowne i śmiertelne to znajdzie się to na poziomie czwartym.

Najwyższej klasy bezpieczeństwa laboratorium charakteryzuje się brakiem zgody na jakiekolwiek kompromisy. Nie ma tutaj możliwości „podrasowania” BSL3 na 4(chyba, że trójka faktycznie spełniała warunki bsl4); jeżeli chcemy mieć biolab 4 musimy zadbać, żeby:

  • znajdowało się ono w osobnym budynku, wybudowanym lub przystosowanym specjalnie do tego celu, ewentualnie w całkowicie odizolowanej strefie w istniejącym budynku;
  • posiadało niezależny, w pełni filtrowany obieg powietrza;
  • posiadało oddzielne, przypisane tylko jemu generatory prądu;
  • strefa robocza, czyli właściwe laboratorium, utrzymywane było w podciśnieniu;
  • istniał wewnętrzny system komunikacji między strefą czystą i skażoną;
  • było odpowiednie zabezpieczenie – każde naruszenie systemów bezpieczeństwa potencjalnie może stanowić zagrożenie dla populacji;
  • posiadało specjalne strefy przejściowe, z prysznicem odkażającym;
  • pracownicy byli wyszkoleni w zakresie pracy z bardzo zakaźnymi czynnikami w warunkach poziomu 4
  • i wiele, wiele innych.

Sama praca w bsl4 też wygląda dość specyficznie. Procedurę wchodzenia do „gorącej strefy” można z grubsza opisać w takich oto punktach:

  1. Pracownik wchodzi do szatni, rozbiera się do naga, zostawia wszystkie rzeczy osobiste, bierze prysznic, zakłada strój chirurgiczny włącznie z rękawiczkami jednorazowymi, które może obwiązać taśmą klejącą wokół nadgarstków, by uszczelnić strój;
  2. laborant przechodzi do kolejnej szatni, gdzie zakłada całkowicie szczelny skafander, który chroni go od wszelkich patogenów zewnętrznych;
  3. następnie następuje prysznic poziomu czwartego – kombinezon przez ustalony czas (najczęściej 7 minut) jest spryskiwany substancjami odkażającymi; czasu nie można skrócić w żadnym wypadku, gdyż groziłoby to przetrwaniem jakichś zarazków na powłoce;
  4. wreszcie można wejść do laboratorium.

Przy wychodzeniu procedura ta jest oczywiście zachowywana w odwrotnej kolejności.Warto też dodać, że większość – choć nie wszystkie – laboratoria wymagają, by na poziom czwarty zawsze wchodzić parami, dla zminimalizowania ryzyka.

Samo laboratorium poziomu czwartego nie charakteryzuje się niczym specjalnym, może poza zwisającymi z sufitu lub ścian przewodami tlenowymi (dostarczają i utrzymują nadciśnienie w kombinezonach); większość wygląda tak, jak w bsl3, choć to oczywiście zależy od indywidualnych preferencji danej instytucji. Używane są więc w dalszym ciągu rozmaite mikroskopy, wirówki, autoklawy czy komory laminarne.

Z punktu widzenia zwykłego człowieka nie-naukowca najciekawsze są chyba same kombinezony, które mogą wyglądać np. tak:

Jak wspomniałem chwilę wcześniej, rolą takiego kombinezonu jest całkowicie odizolować posiadacza od atmosfery zewnętrznej. Cel ten osiągają na co najmniej dwa sposoby – mechaniczny i ciśnieniowy. Mechaniczny, czyli fizyczne odgrodzenie ciała od środowiska: skafander jest hermetyczny, a wszelkie wrażliwe miejsca są dodatkowo izolowane (najczęściej nadgarstki i kostki – taśmą klejącą). W związku z tym, że kombinezon nie przepuszcza powietrza, konieczne jest zewnętrzne dostarczanie tego gazu – i tutaj pojawia nam się druga linia ochrony, ciśnienie.

A ciśnienie w kombinezonie (nazywanym czasem „kosmicznym”) utrzymywane jest, odwrotnie niż w całym laboratorium, podwyższone. Ma to swoją logikę: w razie jakiegokolwiek uszkodzenia skafandra powietrze przez jakiś czas ze skafandra wylatuje, a tym samym nie pozwala na wniknięcie ewentualnym patogenom do środka, do kontaktu z człowiekiem. Czas ten jest wystarczająco długi, by móc uszczelnić kombinezon – np. kawałkiem taśmy klejącej która wystarczy, by bez paniki i ryzyka opuścić gorącą strefę.

Jeśli chodzi o położenie takich laboratoriów, to jest ich całkiem sporo; na wikipedii znaleźć można ładną listę labów poziomu 3 i 4. Warto zauważyć, że w Polsce nie mamy obecnie żadnego laboratorium najwyższego poziomu; ewentualne prace tego typu muszą być wykonywane w Czechach, Niemczech czy Wielkiej Brytanii. O planach budowy BSL4 w Polsce mówi się już od dawna, jednak nic pewnego nie mogłem znaleźć w internecie – jedynie wzmianki, jak tu i tu.

Ten wpis miał być krótki – wyszło jak zwykle, post przekroczył kilkanaście tysięcy znaków. Mam nadzieję, że w tej całej pisaninie nie zniknęła właściwa treść :)

Kończąc już, pozwolę sobie jeszcze słów kilka o mojej długiej nieobecności – postaram się, aby więcej się to nie powtórzyło (więcej wyjaśnień nie oczekujcie – miało być kilka słów, i jest ;)).

====================================

Źródła:

http://www.strony.univ.gda.pl/~bioakk/bioterroryzm2/wyklad_12.pdf

http://www.cdc.gov/od/ohs/biosfty/bmbl4/bmbl4s3.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Biosafety_level#Biosafety_level_1

http://www.lbl.gov/ehs/biosafety/Biosafety_Manual/html/bac___chl____rick_.shtml

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC165388/?tool=pmcentrez

http://www.cdc.gov/od/ohs/symp5/jyrtext.htm

Grafiki:

Wizualizacje labów 1-3 pochodzą z: http://garnetslifeadventures.blogspot.com/2008_07_01_archive.html

Zdjęcia kombinezonów bsl4:

http://web.mit.edu/ssp/bsl4/images/bsl4_suit.jpg

http://www.popsci.com/files/imagecache/article_image_large/articles/sci0603couture_A_378.jpg

http://lh4.ggpht.com/_idaRZpAh-Ng/SktLN-IJOtI/AAAAAAAAKSI/6nZ-7Fqh9FQ/s288/BSL4+suite.bmp

  1. 20 Czerwiec 2010 o 3:27

    Dzieki za wpis. Blogi takie jak twoj pomagaja chorym ludziom miec nadzieje. Sama doswiadczylam raka jelit na sobie. Postanowilam napisac troche o tej chorobie na mojej stronie – rak jelita grubego
    Pozdrawiam

  2. 16 Maj 2012 o 20:23

    Swietny artykul, w przystepny sposob o powaznych sprawach, zwiezle i na temat :]

  3. jacek
    19 Lipiec 2013 o 11:23

    super artykuł, gratulacje…

  1. 2 Czerwiec 2010 o 22:40
Możliwość komentowania jest wyłączona.
%d bloggers like this: