هذا ما يفعله العلماء عندما يدرسون فيروسات "خطيرة" في المختبر

هناك حوالي 1400 من مسببات الأمراض البشرية المعروفة، الفيروسات والبكتيريا والفطريات والديدان الطفيلية التي يمكن أن تسبب إصابة الشخص أو الوفاة.

ولكن في عالم به تريليون نوع فردي من الكائنات الحية الدقيقة، حيث أحصى العلماء واحدا على الألف من واحد في المائة فقط، ما مدى احتمالية اكتشاف الباحثين ووصف كل شيء قد يهدد الناس؟.

وعلى الرغم من أنه من المنطقي في الحياة اليومية تجنب هذه الكائنات الحية الدقيقة الخطرة، فإن العلماء مثل جيري ملاير، العميد المشارك للبحوث والتعليم العالي وأستاذ العلوم الفسيولوجية في كلية الطب البيطري، جامعة ولاية أوكلاهوما، لديهم الحافز لدراستها عن قرب لمعرفة كيفية عملها. 

وعمل ملاير في مختبرات الاحتواء الحيوي، ونشر مقالات علمية عن البكتيريا والفيروسات، بما في ذلك الإنفلونزا وفيروس كورونا SARS-CoV-2.

وفي جامعة ولاية أوكلاهوما، يوجد 10 مجموعات بحثية تدرس حاليا مسببات الأمراض في مختبرات الأمن الحيوي، حيث تُحدد الاختلافات الجينية للفيروسات والبكتيريا، ويدرسون كيفية عملها داخل خلايا مضيفها.

ويفكك البعض كيف يستجيب الجهاز المناعي المضيف للغزاة، ويتأثر بما يسمى بالأمراض المصاحبة للسمنة أو السكري أو التقدم في السن. ويبحث آخرون في كيفية اكتشاف العوامل الممرضة والقضاء عليها.

وهذا النوع من البحث، لفهم كيفية تسبب عوامل الأمراض في الضرر، أمر بالغ الأهمية للطب البشري والبيطري، وكذلك صحة الثدييات والطيور والأسماك والنباتات والحشرات والأنواع الأخرى في جميع أنحاء العالم.

ويمكن التفكير في كل ما تعلمه العلماء في القرن الماضي حول كيفية الوقاية من الأمراض بناء على فهم الكائنات الحية الدقيقة المسؤولة، ومكان وجودها في البيئة، وكيف تتغلب على الدفاعات الطبيعية للإنسان.

ويساعد فهم ما تفعله هذه الكائنات الحية، وكيف تفعل ذلك، في تحفيز الباحثين على تطوير تدابير للكشف عن انتشارها والتخفيف من حدتها والسيطرة عليها. ويكمن الهدف في القدرة على علاج أو منع المرض الذي تسببه. وكلما كان العوامل الممرضة أكثر خطورة، كان العلماء بحاجة إلى فهمها بشكل أكثر إلحاحا.

وهذا هو المكان الذي يأتي فيه البحث المخبري.

ولدى العلماء أسئلة أساسية حول كيفية تصرف العامل الممرض نفسه: ما هي الآليات التي يستخدمها لدخول خلية مضيفه وتكرارها؟، ما الجينات التي تنشطها، أي البروتينات؟. ويمكن استخدام هذا النوع من المعلومات لتحديد الاستراتيجيات للقضاء على العامل الممرض، أو يؤدي إلى علاجات المرض أو اللقاحات.

ومع نمو مكتبة ما هو معروف عن مسببات الأمراض، هناك فرصة أكبر للباحثين لتطبيق بعض هذه المعرفة عند مواجهة مسببات الأمراض الناشئة.

وقد يواجه الناس مسببات أمراض جديدة عندما ينتقلون إلى أجزاء مختلفة من العالم، أو يغيرون النظم البيئية. وفي بعض الأحيان، يتكيف العامل الممرض مع ناقل جديد - ما يعني أنه يمكن حمله بواسطة كائن حي مختلف - ما يسمح له بالانتشار في مناطق جديدة وإصابة مجموعات جديدة. وما يقرب من 70% من الأمراض المعدية الناشئة حول العالم تنتقل عن طريق الحيوانات إلى البشر؛ هذه تسمى الأمراض الحيوانية المنشأ.

ومن الأهمية بمكان فهم كيفية عمل هذه المسارات حتى يكون لديك قدرة متواضعة على التنبؤ بما يمكن أن يحدث.

وفي حين أن هناك أنماطا في الطبيعة يمكن أن توفر أدلة، فإن التنوع الهائل لعالم الميكروبات والمعدل الذي تطور به هذه الكائنات استراتيجيات جديدة للدفاع عن نفسها والبقاء على قيد الحياة، يجعل من الضروري دراسة وفهم كل واحد عند اكتشافه.

هل يمكن إجراء هذا البحث بأمان؟

لا يوجد شيء مثل الخطر الصفري في أي مسعى، ولكن على مدى سنوات عديدة، طور الباحثون طرقا معملية آمنة للعمل مع مسببات الأمراض الخطيرة.

ويجب أن توثق كل دراسة مسبقا ما يجب القيام به، وكيف وأين ومن قام به. وتتم مراجعة هذه الأوصاف من قبل لجان مستقلة للتأكد من أن الخطط توضح الطريقة الأكثر أمانا للقيام بالعمل.

وهناك 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.

ويلتزم أولئك الذين يعملون مع مسببات الأمراض الخطيرة، بمجموعتين من المبادئ. هناك سلامة حيوية، والتي تشير إلى الاحتواء، وتتضمن جميع أدوات 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. وتعمل مرشحات الهواء للجسيمات الخاصة عالية الكفاءة (HEPA) على تنظيف الهواء المتحرك داخل المختبر وخارجه.

ويتم التمسك بممارسات العمل المخبرية الجيدة، وكل شخص يرتدي معدات الحماية الشخصية بما في ذلك العباءات والأقنعة والقفازات، وفي بعض الأحيان تُستخدم أجهزة تنفس خاصة لتصفية الهواء أثناء التواجد في المختبر. وبالإضافة إلى ذلك، يوضح ملاير أنه غالبا ما يجري تعطيل العامل الممرض الخاضع للدراسة - ونفككه بشكل أساسي بحيث لا يعمل بحسب «rt».

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. 

ويعترف مجتمع البحث بأربعة مستويات من ممارسات السلامة الأحيائية. ويتم تطبيق مستوى السلامة الحيوية -1 (BSL-1) وBSL-2 على مساحات المختبر العامة حيث توجد مخاطر منخفضة أو معدومة. ولن يعملوا مع الكائنات الحية الدقيقة التي تشكل تهديدا خطيرا للناس أو الحيوانات.

ويشير BSL-3 إلى المختبرات التي يوجد بها مخاطر فردية عالية، ولكنها مخاطر مجتمعية منخفضة، ما يعني أن هناك عامل ممرض يمكن أن يسبب مرضا بشريا ولكنه لا ينتقل من شخص لآخر، ويمكن علاج المرض بسهولة. وهذا هو نوع العمل الذي يقوم به ملاير وزملاؤه والعديد من المدارس الطبية والبيطرية.

ويشير BSL-4 إلى العمل مع مسببات الأمراض التي تشكل خطرا كبيرا للإصابة بأمراض خطيرة لدى الأشخاص أو الحيوانات أو كليهما، والتي تنتقل بين الأفراد وقد لا يتوفر لها علاج فعال. وتعتبر مختبرات BSL-4 نادرة نسبيا، وفقا لأحد التقديرات، لا يوجد سوى حوالي 50 مختبرا في العالم.

وفي كل مستوى، تتطلب المخاطر المتزايدة اتخاذ 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. وحتى بالنسبة لمسببات الأمراض التي يعرفها العلماء، ما يزال الكثير غير معروف. ومن المنطقي توقع وجود المزيد من التهديدات التي لم يتم اكتشافها بعد.

ومن 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.

وبالإضافة إلى المزيد من الفيروسات المعروفة مثل داء الكلب والإيبولا، هناك العديد من مسببات الأمراض ذات الأهمية الحاسمة المنتشرة في العالم اليوم، والتي تشكل تهديدا خطيرا. وتخضع 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.

وتعد الكائنات الدقيقة أكثر أشكال الحياة وفرة على هذا الكوكب، وهي مهمة للغاية لصحة الإنسان وصحة النباتات والحيوانات. وبشكل عام، تكيف الناس مع وجودها، والعكس صحيح. وبالنسبة لتلك الميكروبات التي لديها القدرة على إحداث ضرر حقيقي، فمن المنطقي دراستها من قبل أكبر عدد ممكن من العلماء الآن، قبل حدوث الجائحة التالية.