Trabajar con virus peligrosos parece un problema, pero esto es lo que los científicos aprenden al estudiar patógenos mortales

Hay alrededor de 1.400 patógenos humanos conocidos: virus, bacterias, hongos, protozoos y helmintos que pueden causar lesiones o la muerte a una persona. Pero en un mundo con un billón de especies individuales de microorganismos, donde los científicos han contado solo una milésima parte del uno por ciento, ¿qué probabilidades hay de que los investigadores hayan descubierto y caracterizado todo lo que podría amenazar a las personas?

No es muy probable en absoluto. Y se puede ganar mucho conociendo mejor a estos enemigos microscópicos.

Entonces, aunque en la vida cotidiana tiene sentido evitar estos peligrosos microorganismos, los científicos como yo estamos motivados a estudiarlos de cerca y en persona para aprender cómo funcionan. Por supuesto, queremos hacerlo de la forma más segura posible.

He trabajado en los laboratorios de contención biológica y han publicado artículos científicos sobre ambas bacterias y virus, incluyendo la influenza y los Sars-CoV-2 coronavirus. Aquí, en la Universidad Estatal de Oklahoma, 10 grupos de investigación están estudiando patógenos en laboratorios bioseguros. Están identificando variaciones genéticas de virus y bacterias, estudiando cómo operan dentro de las células de sus anfitriones.

Algunos están desenredando cómo el sistema inmunológico del huésped responde a estos invasores y se ve afectado por las llamadas comorbilidades de obesidad, diabetes o edad avanzada. Otros están investigando cómo detectar y eliminar patógenos.

Este tipo de investigación, para comprender cómo los patógenos causan daño, es crucial para la medicina humana y veterinaria, así como para la salud de mamíferos, aves, peces, plantas, insectos y otras especies en todo el mundo.

Piense en todo lo que los científicos han aprendido en el último siglo sobre cómo prevenir enfermedades basándose en la comprensión de qué microorganismo es responsable, dónde se encuentra en el medioambiente y cómo supera las defensas naturales de los humanos.

Comprender qué hacen estos organismos, cómo lo hacen y cómo se propagan ayuda a los investigadores a desarrollar medidas para detectar, mitigar y controlar su expansión. El objetivo es poder curar o prevenir la enfermedad que provocan. Cuanto más peligroso sea el patógeno los científicos deben comprenderlo con mayor urgencia .

Aquí es donde entra la investigación de laboratorio.

Los científicos tienen preguntas básicas sobre cómo se comporta un patógeno. ¿Qué maquinaria utiliza para ingresar a una célula huésped y replicarse? ¿Qué genes activa para producir qué proteínas? Este tipo de información se puede utilizar para identificar estrategias para eliminar el patógeno o dar lugar a tratamientos de enfermedades o vacunas.

A medida que crece la biblioteca de lo que se conoce sobre patógenos, hay más posibilidades de que los investigadores puedan aplicar parte de ese conocimiento cuando se enfrentan a un patógeno emergente.

Las personas pueden encontrar nuevos patógenos a medida que se trasladan a diferentes partes del mundo o alteran los ecosistemas. A veces, un patógeno se adapta a un nuevo vector, lo que significa que puede ser transportado por un organismo diferente, lo que le permite propagarse a nuevas áreas e infectar nuevas poblaciones. Aproximadamente el 70% de las enfermedades infecciosas emergentes en todo el mundo se transmiten a través de los animales a las personas; se denominan enfermedades zoonóticas. Es fundamental comprender cómo funcionan estas vías para tener incluso una capacidad modesta de predecir lo que podría suceder.

Si bien existen patrones en la naturaleza que pueden proporcionar pistas, la tremenda diversidad del mundo microbiano y la velocidad a la que estos organismos desarrollan nuevas estrategias para su propia defensa y supervivencia hacen que sea imperativo estudiar y comprender cada uno a medida que se descubre.

No existe el riesgo cero en ningún esfuerzo, pero durante muchos años, los investigadores han desarrollado métodos de laboratorio seguros para trabajar con patógenos peligrosos.

Cada estudio debe documentar de antemano qué se va a hacer, cómo, dónde y por quién. Estas descripciones son revisadas por comités independientes para asegurarse de que los planes describan la forma más segura de realizar el trabajo. Hay un seguimiento independiente por parte de profesionales capacitados dentro de la institución y, en algunos casos, por los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE.UU. (CDC, su sigla en inglés), el Departamento de Agricultura de EE.UU. o ambos, para garantizar que los investigadores sigan los procedimientos y regulaciones aprobados.

Quienes trabajan con patógenos peligrosos se adhieren a dos conjuntos de principios. Existe la bioseguridad, que se refiere a la contención. Incluye todos los controles de ingeniería que mantienen seguros a los científicos y su entorno: espacios de trabajo cerrados y ventilados llamados gabinetes de bioseguridad, flujos de aire direccionales y antesalas para controlar el movimiento del aire dentro del laboratorio. Los filtros especiales de aire de partículas de alta eficiencia (HEPA) limpian el aire que entra y sale del laboratorio.

Nos atenemos a las buenas prácticas de trabajo de laboratorio y todo el mundo se pone el equipo de protección personal que incluye batas, máscaras y guantes. A veces usamos respiradores especiales para filtrar el aire que respiramos mientras estamos en el laboratorio. Además, a menudo inactivamos el patógeno que estamos estudiando, esencialmente desarmandolo para que no sea funcional, y trabajamos en las piezas una o unas pocas a la vez.

Luego está la bioseguridad, es decir, las medidas diseñadas para evitar la pérdida, el robo, la liberación o el uso indebido de un patógeno. Incluyen controles de acceso, controles de inventario y métodos certificados para descontaminar y eliminar desechos. Parte de estas medidas de seguridad es mantener los detalles cerca.

La comunidad de investigadores reconoce cuatro niveles de prácticas de bioseguridad. El nivel de bioseguridad 1 (BSL-1) y BSL-2 se aplican a espacios generales de laboratorio donde el riesgo es bajo o nulo. No trabajarían con microorganismos que representen una seria amenaza para las personas o los animales.

BSL-3 se refiere a laboratorios donde existe un alto riesgo individual pero un riesgo bajo para la comunidad, lo que significa que hay un patógeno que puede causar una enfermedad humana pero que no se transmite de persona a persona y la enfermedad es fácilmente tratable. Este es el tipo de trabajo que haremos mis colegas y yo, y muchas facultades de medicina y veterinaria.

BSL-4 se refiere al trabajo con patógenos que presentan un alto riesgo de enfermedad significativa en personas, animales o ambos que se transmite entre individuos y para los cuales puede no estar disponible un tratamiento efectivo. Los laboratorios BSL-4 son relativamente raros, según una estimación, solo existen unos 50 en el mundo.

En cada nivel, el aumento del riesgo requiere precauciones cada vez más estrictas para mantener a los trabajadores seguros y evitar cualquier uso indebido accidental o malintencionado.

*Decano asociado de investigación y educación de posgrado y profesor de ciencias fisiológicas en la Facultad de Medicina Veterinaria de la Universidad Estatal de Oklahoma