فيروسات وبكتيريا و فطريات والأوليات والديدان الطفيلية التي يمكن أن تسبب إصابة الشخص أو الوفاة .. هناك حوالي 1400 من مسببات الأمراض البشرية المعروفة منها
لكن في عالم به تريليون نوع فردي من الكائنات الحية الدقيقة ، حيث أحصى العلماء واحدًا على الألف من واحد في المائة فقط ، ما مدى احتمالية اكتشاف الباحثين ووصف كل شيء قد يهدد الناس؟
ليس من المحتمل جدا على الاطلاق وهناك الكثير الذي يمكن اكتسابه من معرفة هؤلاء الأعداء المجهريين بشكل أفضل.
لذلك على الرغم من أنه من المنطقي في الحياة اليومية تجنب هذه الكائنات الحية الدقيقة الخطرة ، فإن العلماء مثلي لديهم الحافز لدراستها عن قرب وشخصي لمعرفة كيفية عملها. بالطبع ، نريد أن نفعل ذلك بطريقة آمنة قدر الإمكان.
لقد عملت في مختبرات الاحتواء الحيوي ونشرت مقالات علمية عن البكتيريا والفيروسات ، بما في ذلك الإنفلونزا وفيروس كورونا SARS-CoV-2.
هنا في جامعة ولاية أوكلاهوما ، 10 مجموعات بحثية تدرس حاليًا مسببات الأمراض في مختبرات الأمن الحيوي. إنهم يحددون الاختلافات الجينية للفيروسات والبكتيريا ، ويدرسون كيفية عملها داخل خلايا مضيفيهم.
يقوم البعض بفك تشابك كيفية استجابة الجهاز المناعي المضيف لهؤلاء الغزاة ويتأثر بما يسمى بالأمراض المصاحبة للسمنة أو السكري أو التقدم في السن. يبحث آخرون في كيفية اكتشاف العوامل الممرضة والقضاء عليها.
هذا النوع من البحث ، لفهم كيفية تسبب مسببات الأمراض في الضرر ، هو أمر بالغ الأهمية للطب البشري والبيطري ، وكذلك صحة الثدييات والطيور والأسماك والنباتات والحشرات والأنواع الأخرى في جميع أنحاء العالم.
أعذر من أنذر
فكر في كل ما تعلمه العلماء في القرن الماضي حول كيفية الوقاية من الأمراض بناءً على فهم الكائنات الحية الدقيقة المسؤولة ، ومكان وجودها في البيئة وكيف تتغلب على الدفاعات الطبيعية للإنسان.
يساعد فهم ما تفعله هذه الكائنات الحية ، وكيف تفعل ذلك ، وكيف تنتشر الباحثين على تطوير تدابير للكشف عن انتشارها والتخفيف من حدته والسيطرة عليه. الهدف هو أن تكون قادرًا على علاج أو منع المرض الذي تسببه. كلما كان العامل الممرض أكثر خطورة ، كان العلماء بحاجة إلى فهمه بشكل أكثر إلحاحًا.
هذا هو المكان الذي يأتي فيه البحث المخبري.
لدى العلماء أسئلة أساسية حول كيفية تصرف العامل الممرض نفسه. ما هي الآلات التي تستخدمها لدخول خلية مضيفة وتكرارها؟ ما هي الجينات التي تنشطها ، لتصنع أي بروتينات؟ يمكن استخدام هذا النوع من المعلومات لتحديد الاستراتيجيات للقضاء على العامل الممرض أو يؤدي إلى علاجات المرض أو اللقاحات.
مع نمو مكتبة ما هو معروف عن مسببات الأمراض ، هناك فرصة أكبر للباحثين لتطبيق بعض هذه المعرفة عند مواجهة مسببات الأمراض الناشئة.
قد يواجه الناس مسببات أمراض جديدة عندما ينتقلون إلى أجزاء مختلفة من العالم ، أو يغيرون النظم البيئية. في بعض الأحيان ، يتكيف العامل الممرض مع ناقل جديد – مما يعني أنه يمكن حمله بواسطة كائن حي مختلف – مما يسمح له بالانتشار في مناطق جديدة وإصابة مجموعات جديدة. ما يقرب من 70 في المائة من الأمراض المعدية الناشئة حول العالم تنتقل عن طريق الحيوانات إلى البشر ؛ هذه تسمى الأمراض الحيوانية المنشأ.
من الأهمية بمكان فهم كيفية عمل هذه المسارات حتى يكون لديك قدرة متواضعة على التنبؤ بما يمكن أن يحدث.
في حين أن هناك أنماطًا في الطبيعة يمكن أن توفر أدلة ، فإن التنوع الهائل لعالم الميكروبات والمعدل الذي تطور به هذه الكائنات استراتيجيات جديدة للدفاع عن نفسها وبقائها يجعل من الضروري دراسة وفهم كل منها عند اكتشافها.
هل يمكن إجراء هذا البحث بأمان؟
لا يوجد شيء مثل الخطر الصفري في أي مسعى ، ولكن على مدى سنوات عديدة ، طور الباحثون طرقًا معملية آمنة للعمل مع مسببات الأمراض الخطيرة.
يجب أن توثق كل دراسة مسبقًا ما يجب القيام به وكيف وأين ومن قام به. تتم مراجعة هذه الأوصاف من قبل لجان مستقلة للتأكد من أن الخطط توضح الطريقة الأكثر أمانًا للقيام بالعمل.
هناك متابعة مستقلة من قبل محترفين مدربين داخل المؤسسة ، وفي بعض الحالات ، من قبل المراكز الأمريكية لمكافحة الأمراض والوقاية منها ، أو وزارة الزراعة الأمريكية ، أو كليهما ، لضمان اتباع الباحثين للإجراءات واللوائح المعتمدة.
أولئك الذين يعملون مع مسببات الأمراض الخطيرة يلتزمون بمجموعتين من المبادئ. هناك سلامة حيوية ، والتي تشير إلى الاحتواء. ويشمل جميع عناصر التحكم الهندسية التي تحافظ على سلامة العلماء ومحيطهم: مساحات عمل مغلقة ومهواة تسمى خزانات السلامة الحيوية ، وتدفقات الهواء الاتجاهية وغرف الانتظار للتحكم في حركة الهواء داخل المختبر. تعمل مرشحات الهواء الجسيمات الخاصة عالية الكفاءة (HEPA) على تنظيف الهواء المتحرك داخل المختبر وخارجه.
نتمسك بممارسات العمل المخبرية الجيدة ، وكل شخص يرتدي معدات الحماية الشخصية بما في ذلك العباءات والأقنعة والقفازات. في بعض الأحيان نستخدم أجهزة تنفس خاصة لتصفية الهواء الذي نتنفسه أثناء وجودنا في المختبر. بالإضافة إلى ذلك ، فإننا غالبًا ما نعطل العامل الممرض الذي ندرسه – ونفككه بشكل أساسي بحيث لا يعمل – ونعمل على القطع واحدة أو عدة في كل مرة.
ثم هناك الأمن البيولوجي ، أي التدابير المصممة لمنع فقدان أو سرقة أو إطلاق أو إساءة استخدام العامل الممرض. وهي تشمل ضوابط الوصول وضوابط المخزون والطرق المعتمدة لإزالة التلوث والتخلص من النفايات. جزء من هذه الإجراءات الأمنية هو إبقاء التفاصيل قريبة.
يعترف مجتمع البحث بأربعة مستويات من ممارسات السلامة الأحيائية. يتم تطبيق مستوى السلامة الحيوية -1 (BSL-1) و BSL-2 على مساحات المختبر العامة حيث توجد مخاطر منخفضة أو معدومة. لن يعملوا مع الكائنات الحية الدقيقة التي تشكل تهديدًا خطيرًا للناس أو الحيوانات.
يشير BSL-3 إلى المعامل التي يوجد بها مخاطر فردية عالية ولكن مخاطر مجتمعية منخفضة ، مما يعني أن هناك عامل ممرض يمكن أن يسبب مرضًا بشريًا ولكنه لا ينتقل من شخص لآخر ويمكن علاج المرض بسهولة. هذا هو نوع العمل الذي سأقوم به أنا وزملائي والعديد من المدارس الطبية والبيطرية.
يشير BSL-4 إلى العمل مع مسببات الأمراض ( الفيروسات ) التي تشكل خطرًا كبيرًا للإصابة بأمراض خطيرة لدى الأشخاص أو الحيوانات أو كليهما والتي تنتقل بين الأفراد والتي قد لا يتوفر لها علاج فعال. تعتبر مختبرات BSL-4 نادرة نسبيًا ، وفقًا لأحد التقديرات ، لا يوجد سوى حوالي 50 مختبرات في العالم.
صنع العلماء معكرونة “ مسطحة ” تتحول إلى شكل مثل الكائنات الحية المتحركة
في كل مستوى ، تتطلب المخاطر المتزايدة احتياطات صارمة بشكل متزايد للحفاظ على سلامة العمال ومنع أي سوء استخدام عرضي أو ضار.
ما هي المخاطر إذا تجاهل العلم هذه الميكروبات؟
في السنوات الأخيرة ، شهد العالم تفشي الأمراض الشديدة التي تسببها عدة أنواع من مسببات الأمراض. حتى بالنسبة لمسببات الأمراض التي يعرفها العلماء ، لا يزال الكثير غير معروف. من المعقول توقع وجود المزيد من التهديدات التي لم يتم اكتشافها بعد.
من الأهمية بمكان للعلماء دراسة مسببات الأمراض الجديدة في المختبر عند اكتشافها وفهم كيفية انتقالها من مضيف إلى آخر وتأثرها بالظروف ؛ ما هي الاختلافات التي تتطور بمرور الوقت ؛ وما هي تدابير المكافحة الفعالة التي يمكن تطويرها.
بالإضافة إلى المزيد من الفيروسات المعروفة مثل داء الكلب وفيروس غرب النيل والإيبولا ، هناك العديد من مسببات الأمراض ذات الأهمية الحاسمة المنتشرة في العالم اليوم والتي تشكل تهديدًا خطيرًا. تخضع فيروسات هانتا وحمى الضنك وفيروس زيكا وفيروس نيباه للتحقيق في مختبرات مختلفة ، حيث يعمل الباحثون على فهم المزيد حول كيفية انتقالها ، وتطوير التشخيص السريع وإنتاج اللقاحات والعلاجات.
الكائنات الدقيقة هي أكثر أشكال الحياة وفرة على هذا الكوكب وهي مهمة للغاية لصحة الإنسان وصحة النباتات والحيوانات. بشكل عام ، تكيف الناس مع وجودهم ، والعكس صحيح. بالنسبة لتلك الميكروبات التي لديها القدرة على إحداث ضرر حقيقي ، فمن المنطقي دراسة أكبر عدد ممكن من العلماء الآن ، قبل حدوث الجائحة التالية.
