Τον περασμένο μήνα, η Βραζιλία γιόρτασε για αυτό που ελπίζει ότι θα γίνει, το πρώτο εργαστήριο βιοεπιστημών μέγιστης ασφάλειας στη Λατινική Αμερική και το πρώτο στον κόσμο συνδεδεμένο με πηγή ακτινοβολίας σύγχροτρον. Πολλοί ερευνητές είναι ενθουσιασμένοι με την προοπτική μιας ερευνητικής εγκατάστασης όπου θα μπορούν να μελετηθούν με ασφάλεια τα πιο επικίνδυνα παθογόνα στην περιοχή. Ωστόσο, δεν λείπουν οι αντίθετες φωνές, αλλά και οι φόβοι.
Η ανάγκη για ένα εργαστήριο βιοασφάλειας επιπέδου 4 (BSL-4) στη Βραζιλία είναι αδιαμφισβήτητη, λέει στο Nature ο Flávio Fonseca, ιολόγος στο Ομοσπονδιακό Πανεπιστήμιο Minas Gerais στο Belo Horizonte της Βραζιλίας. «Βλέπουμε τον αριθμό των επιδημιών, ακόμη και των πανδημιών να αυξάνονται τα τελευταία 100 χρόνια», λέει. Όταν συμβαίνει ένα ξέσπασμα, οι ερευνητές επιθυμούν ιδανικά να μπορούν να εργαστούν με ασφάλεια πάνω στον ζωντανό ιό για να τον κατανοήσουν και να αναπτύξουν εμβόλια και θεραπείες.
«Καθόμαστε πάνω σε μια πυριτιδαποθήκη» όσον αφορά τα παθογόνα που μπορεί να εμφανιστούν στη Λατινική Αμερική, σημειώνει με τη σειρά του στο Nature και ο Fernando Spilki, κτηνίατρος ιολόγος στο Πανεπιστήμιο Feevale στο Novo Hamburgo της Βραζιλίας, συμφωνώντας ότι μια τέτοια εγκατάσταση είναι απαραίτητη. Οι άνθρωποι εκμεταλλεύονται όλο και περισσότερο το τροπικό δάσος του Αμαζονίου για γεωργία και άλλες χρήσεις, και έτσι έρχονται συχνά σε επαφή με ζώα που μπορούν να φιλοξενήσουν άγνωστους ιούς , αλλά και η κλιματική αλλαγή οδηγεί ορισμένα είδη από απομακρυσμένες τοποθεσίες και σε πιο κατοικημένες περιοχές. «Χρειαζόμαστε ένα εργαστήριο σαν αυτό για να μπορούμε να δίνουμε γρήγορες απαντήσεις» σε τέτοιες προκλήσεις, λέει ο Spilki.
Μια πρωτιά για τη Λατινική Αμερική
Το εργαστήριο έκτασης 20.000 τ.μ., που θα ονομάζεται Orion, κατασκευάζεται τώρα στο Κέντρο Έρευνας για την Ενέργεια και τα Υλικά της Βραζιλίας (Center for Research in Energy and Materials (CNPEM), στην περιοχή Campinas, που βρίσκεται περίπου 100 χιλιόμετρα βορειοδυτικά του Σάο Πάολο, και έχει προγραμματιστεί να ολοκληρωθεί έως το 2026 και να λειτουργήσει έως το 2028. Θα φιλοξενήσει επίσης εργαστήρια βιοασφάλειας χαμηλότερου επιπέδου BSL-2 και BSL-3.
Τα εργαστήρια με επίπεδο βιοασφάλειας BSL-4 είναι τα πιο ασφαλή. Σε τέτοιες εγκαταστάσεις που είναι απομονωμένες από άλλες, οι ερευνητές εργάζονται με παθογόνα που μπορούν να μεταδοθούν μέσω του αέρα, που είναι θανατηφόρα και για τα οποία δεν υπάρχουν εμβόλια ή θεραπείες. Οι επιστήμονες πρέπει να κάνουν ντους και να αλλάζουν ρούχα πριν μπουν και βγουν από τα εργαστήρια, ενώ όταν βρίσκονται μέσα στα εργαστήρια φορούν ειδικά σχεδιασμένες στολές που φέρουν μια ξεχωριστή παροχή αέρα.
Σύμφωνα με μια περσινή έκθεση της Global BioLabs Initiative στην οποία ηγούνται ερευνητές από το Πανεπιστήμιο George Mason στο Fairfax της Βιρτζίνια και στο King's College του Λονδίνου, υπάρχουν 51 εργαστήρια επιπέδου βιοασφάλειας BSL-4 σε λειτουργία σε όλο τον κόσμο. Περίπου το 70% αυτών βρίσκεται στον Καναδά, την Ευρώπη ή τις ΗΠΑ, άλλα 18 βρίσκονται υπό σχεδιασμό ή υπό κατασκευή, συμπεριλαμβανομένου του Orion, που είναι το μοναδικό στη Λατινική Αμερική.
Η ύπαρξη ενός εργαστηρίου BSL-4 στη Βραζιλία θα μπορούσε να σημάνει μεγαλύτερη αυτονομία για την επιστήμη της χώρας, λέει ο Fonseca, επιτρέποντας στους ερευνητές να μελετούν παθογόνα τοπικά και να αναπτύσσουν θεραπείες στο εσωτερικό της χώρας, αντί να ταξιδεύουν σε εργαστήρια αλλού για να κάνουν έρευνα.
Πέντε αρεναϊοί (ο Junín στην Αργεντινή, ο Guanarito στη Βενεζουέλα και ο Machupo στη Βολιβία) που προκαλούν αιμορραγικό πυρετό, οι οποίοι μπορούν να μελετηθούν μόνο σε εργαστήριο BSL-4 έχουν εντοπιστεί στη Νότια Αμερική. Ο πρώτος και μοναδικός ιός αυτής της κατηγορίας που εντοπίστηκε στη Βραζιλία ήταν ο ιός Sabiá (SABV), ο οποίος προκαλεί βραζιλιάνικο αιμορραγικό πυρετό, μια ασθένεια που διαγνώστηκε στους ανθρώπους τη δεκαετία του 1990 και η οποία είχε πρόσφατα κρούσματα. Αν και ανακαλύφθηκε στη Βραζιλία, τα μεμονωμένα δείγματα του SABV αποθηκεύονται επί του παρόντος στο εξωτερικό γιατί δεν είναι δυνατή η διεξαγωγή μελέτης εις βάθος της νόσου στη χώρα λόγω της έλλειψης επαρκών υποδομών.
Αντιμέτωποι με προκλήσεις
Μόλις ολοκληρωθεί η κατασκευή του Orion, θα είναι η πρώτη εγκατάσταση με επίπεδο βιοασφάλειας BSL-4 στον κόσμο εξοπλισμένη με σύγχροτρο, έναν επιταχυντή σωματιδίων που παράγει ακτινοβολία υψηλής ισχύος για απεικόνιση. Σε μια πηγή φωτός σύγχροτρον, διεξάγονται πειράματα σε ερευνητικούς σταθμούς που ονομάζονται γραμμές δέσμης (beamlines), όπου είναι δυνατό να παρατηρηθούν μικροσκοπικές πτυχές υλικών όπως τα άτομα και τα μόρια που περιέχουν, οι χημικές τους καταστάσεις και η χωρική τους οργάνωση, καθώς και οι φυσικές, χημικές και βιολογικές αλλαγές τους με την πάροδο του χρόνου.
Το Sirius σχεδιάστηκε να εξυπηρετεί έως και 38 ερευνητικούς σταθμούς (beamlines) σε διαφορετικές τεχνικές και εφαρμογές. Από αυτούς, 3 σταθμοί θα συνδεθούν με το εργαστηριακό συγκρότημα Orion, κάτι που δεν έχει γίνει ποτέ πουθενά στον κόσμο. Ωστόσο, η σύνδεση των γραμμών δέσμης με ένα εργαστήριο μέγιστου περιορισμού θα είναι μια πρόκληση, λέει ο Χάρι Γουέστφαλ, διευθυντής της εγκατάστασης του Sirius.
Το υλικό της δέσμης θα χρειαστεί τακτική βαθμονόμηση και συντήρηση, επομένως θα πρέπει να βρίσκεται εκτός του τμήματος BSL-4 του εργαστηρίου. Αλλά «βρήκαμε μια λύση», λέει. Οι δέσμες θα περάσουν μέσα από μια οπτικά διαφανή εσοχή σε έναν τοίχο που χωρίζει το σύγχροτρο από το εργαστήριο μέγιστης ασφάλειας. Το πιο δύσκολο κομμάτι, λέει ο Westfahl, ήταν ο σχεδιασμός αυτής της εσοχής έτσι ώστε να είναι ένα αποτελεσματικό φράγμα, να μπορεί να αντέχει την απολύμανση που απαιτείται στην εγκατάσταση BSL-4 και να είναι επαρκούς οπτικής ποιότητας ώστε να ελαχιστοποιούνται οι παρεμβολές στην ακρίβεια των εισερχόμενων ακτίνων.
Μια άλλη πρόκληση για το Orion θα είναι η εκπαίδευση των μελών του προσωπικού ώστε να εργάζονται σε έναν τύπο εγκαταστάσεων που είναι καινούργιος για την περιοχή.
Η εγκατάσταση πρέπει επίσης να αναπτύξει ένα ρυθμιστικό πλαίσιο για να διασφαλίσει ότι τα επικίνδυνα πειράματα θα επιβλέπονται από μια κυβερνητική επιτροπή και θα συμμορφώνονται με μέτρα ασφαλείας για να αποτραπεί η μη εξουσιοδοτημένη πρόσβαση από άτομα ή οργανισμούς που ενδέχεται να απελευθερώσουν σκόπιμα παθογόνα, λέει ο Gregory Koblenz, ειδικός βιοάμυνας στο Πανεπιστήμιο George Mason και συν-συγγραφέας της έκθεσης Global BioLabs 2023.
Η Tatiana Ometto, ειδική σε θέματα βιοασφάλειας του CNPEM, αναγνωρίζει ότι η Βραζιλία δεν διαθέτει ακόμη μηχανισμό επίβλεψης πειραμάτων σε εγκαταστάσεις επιπέδου βιοασφάλειας BSL-4. «Αλλά με το Orion, γίνονται συζητήσεις», λέει. «Το Υπουργείο Υγείας έχει δημιουργήσει μια ομάδα εργασίας για να παρακολουθεί, να αξιολογεί και να προτείνει οδηγίες για την ανάπτυξη του εργαστηρίου».
Οι ανησυχίες σχετικά με το κατάλληλο επίπεδο βιοασφάλειας σε τέτοια εργαστήρια έχουν αυξηθεί από την έναρξη της πανδημίας COVID-19. Η ασφάλεια είναι σημαντική σε όλα τα εργαστήρια επιπέδου βιοασφάλειας BSL-4 παγκοσμίως, όχι μόνο στη Βραζιλία, λέει η Juliette Morgan, περιφερειακή διευθύντρια Νότιας Αμερικής για τα Κέντρα Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων των ΗΠΑ, η οποία εδρεύει στη Βραζιλία. Επισημαίνει ότι η ομάδα του CNPEM έχει «μια πολύ σαφή κατανόηση των επιπτώσεων ενός εργαστηρίου BSL-4» και αναζητά συμβουλές για να καλύψει τυχόν κενά.
Συντήρηση του εργαστηρίου
Το κόστος του εργαστηρίου είναι επίσης ένα σημείο προβληματισμού. Η κυβέρνηση της Βραζιλίας επενδύει 1 δισεκατομμύριο δολάρια ρεάλ (περίπου 180 εκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ) στην κατασκευή του Orion.
«Δεν υπάρχει καμία αμφιβολία για την ανάγκη λειτουργίας ενός εργαστηρίου αυτού του είδους στη Βραζιλία», λέει ο Odir Dellagostin, πρόεδρος του Εθνικού Συμβουλίου της Βραζιλίας για κρατική χρηματοδότηση. «Αλλά μας λείπουν τα κονδύλια για άλλα πολύ σημαντικά ερευνητικά έργα», προσθέτει. Συγκεκριμένα, λέει πως « η συντήρηση της εγκατάστασης θα είναι πολύ ακριβή».
Το 2022, ο Thomas Ksiazek, επικεφαλής στο Galveston National Laboratory, μιας εγκατάστασης BSL-4 στο Τέξας, είπε στο Nature ότι το εργαστήριό του απαιτούσε σχεδόν 12 εκατομμύρια δολάρια ετησίως για συντήρηση και λειτουργίες — 2 εκατομμύρια δολάρια από τα οποία δαπανήθηκαν σε 24ωρη υπηρεσία ασφαλείας (σεκιούριτι).
Ο διευθυντής του CNPEM Antônio José Roque da Silva λέει ότι η κατασκευή του Orion είναι λιγότερο δαπανηρή από άλλες εγκαταστάσεις επιπέδου βιοασφάλειας BSL-4. «Το μέσο κόστος ενός εργαστηρίου σαν αυτό στις ΗΠΑ είναι περίπου ένα δισεκατομμύριο δολάρια», λέει. «Χρησιμοποιούμε το 1/5 αυτού για να δημιουργήσουμε ένα εργαστήριο που θα επιτρέψει μεγαλύτερη ερευνητική αυτονομία». Παραδέχεται, ωστόσο, ότι η συντήρηση θα είναι ένα βάρος. Το CNPEM, προσθέτει, αναζητά κεφάλαια από άλλα υπουργεία και πηγές τώρα για να «χτίσει ένα ανθεκτικό σύστημα».
