Rekonstrukce Pandemického Viru Chřipky Z Roku 1918

2023 Autor: Stephanie Arnold | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-11-26 09:30

• Opatření v oblasti biologické bezpečnosti
• Problémy biologické bezpečnosti

Vědci CDC a jejich kolegové úspěšně rekonstruovali chřipkový virus, který způsobil pandemii chřipky v letech 1918-19-19, která zabila na celém světě až 50 milionů lidí. Zpráva o jejich práci „Charakterizace rekonstruované španělské chřipkové pandemické virové chřipky z roku 1918“byla vydána v čísle Science 7. října 2005. Jde o spolupráci mezi vědci z CDC, lékařské fakulty Mount Sinai School of Medicine, Patologického ústavu ozbrojených sil a vnější laboratoře jihovýchodní drůbeže. Následující otázky a odpovědi popisují tento důležitý výzkum a související problémy.

Poznámka: Pro podrobné historické shrnutí této práce, včetně toho, jak bylo provedeno, zapojených lidí a získaných poznatků, viz Nejsmrtelnější chřipka: Úplný příběh objevu a rekonstrukce pandemického viru z roku 1918.

Souvislosti výzkumu

Jaký výzkum popisuje článek Science? Proč je to důležité?

Objev a rekonstrukce pandemického viru z roku 1918

Přečtěte si více o tom, jak odborná skupina vědců a lovců virů lokalizovala ztracený virus 1918, sekvenovala jeho genom a rekonstruovala virus ve vysoce bezpečném a regulovaném laboratorním prostředí v CDC, aby studoval jeho tajemství a lépe se připravil na budoucí pandemie.

Více

Tato zpráva popisuje úspěšnou rekonstrukci viru chřipky A (H1N1) zodpovědného za pandemii „španělské chřipky“z roku 1918 a poskytuje nové informace o vlastnostech, které přispěly k jeho mimořádné virulenci. Tyto informace jsou rozhodující pro vyhodnocení účinnosti současných a budoucích zásahů v oblasti veřejného zdraví, které by mohly být použity v případě, že se virus typu 1918 znovu objeví. Znalosti z této práce mohou také objasnit patogenezi současných virů lidské chřipky s pandemickým potenciálem. Přirozený výskyt dalšího pandemického viru je mnoha odborníky považován za vysoce pravděpodobný, a proto poznatky o patogenních mechanismech mohou a přispívají k rozvoji profylaktických a terapeutických zásahů potřebných k přípravě na budoucí pandemické viry.

Jaké jsou důvody pro tyto experimenty?

Chřipková pandemie 1918-19 zabila odhadem 50 miliónů lidí celosvětový, mnoho více než následující pandemie 20. století. Biologické vlastnosti, které udělují virulenci virům pandemické chřipky, nejsou tradičně dobře známy a vyžadují další studium. Výzkum s cílem lépe porozumět tomu, jak jednotlivé geny viru pandemické chřipky z roku 1918 přispívají k procesu onemocnění, poskytuje důležité poznatky o základech virulence. Tento druh informací pomohl zdravotním úředníkům navrhnout vhodné strategie pro včasnou diagnostiku, léčbu a prevenci, pokud by se objevil podobný pandemický virus. Kromě toho takový výzkum informuje o vývoji obecných principů, pomocí kterých můžeme lépe navrhovat antivirová léčiva a další zásahy proti všem chřipkovým virům se zvýšenou virulencí.

Kdo financoval práci popsanou v tomto článku?

Práce s rekonstruovaným virem 1918 byla vedena a podporována CDC. Ministerstvo zemědělství USA (USDA), Národní ústavy zdraví (NIH) a Patologický ústav ozbrojených sil (AFIP) poskytly podporu mnoha dalším aspektům tohoto výzkumu.

Kdy CDC zahájilo výzkum viru 1918?

CDC studie viru chřipky 1918 byly zahájeny v roce 2004 zahájením testování virů obsahujících podmnožiny osmi genů viru 1918. Předchozí články popisující vlastnosti těchto virů byly publikovány před rokem 2005. Rekonstrukce celého viru 1918 byla zahájena v srpnu 2005.

Začátek stránky

Mohl by se znovu objevit virus H1N1 typu 1918 a znovu způsobit pandemii?

Je nemožné s jistotou předpovědět vznik budoucí pandemie, včetně viru podobného roku 1918. K pandemii dochází, když se objeví virus chřipky, proti kterému v lidské populaci existuje malá nebo žádná imunita. Obecně se však předpokládá, že pandemie podobná roku 1918 by byla méně závažná kvůli příchodu vakcín, které by zabránily chřipce, současným antivirovým lékům proti chřipce schváleným FDA a stávajícímu celosvětovému systému sledování chřipky, který udržuje Světová zdravotnická organizace.

Jsou současné antivirotika a vakcíny účinné proti viru H1N1 z roku 1918?

Ano. Bylo prokázáno, že oseltamivir (Tamiflu® nebo generický) je účinný proti podobným virům chřipky A (H1N1) a očekává se, že bude účinný proti viru H18N1 z roku 1918. Jiné antivirotika (zanamivir, peramivir a baloxavir) nebyly testovány na tento konkrétní virus, ale očekává se, že budou také účinné. Vakcíny obsahující HA proteiny HA nebo jiného HA podtypu 1918 byly účinné při ochraně myší proti viru H18N1 1918. Očekává se, že očkování současnými vakcínami proti sezónní chřipce poskytne určitou ochranu u lidí, protože vakcíny proti sezónní chřipce poskytovaly určitou úroveň ochrany proti viru H1N1 z roku 1918 u myší.

Probíhají nová profylaktika a léčiva, která by mohla být účinná proti viru 1918?

Vědci nadále pracují na vývoji nových antivirotik, které mohou být účinné proti viru typu 1918. Rekonstrukce pandemického viru H18N1 z roku 1918 a následné studie, které následovaly, ukázaly, že polymerázové geny z roku 1918 přispívají k účinné replikaci pandemického viru. Tento pohled identifikoval důležitý virulenční faktor ve studii chřipky, která je nyní zaměřena na vývoj antivirových sloučenin. Nové inhibitory polymerázy proto slibují, že v budoucnu přidají možnosti klinického řízení proti infekcím virem chřipky.

Začátek stránky

Opatření v oblasti biologické bezpečnosti

Byla veřejnost ohrožena experimenty na tomto viru?

Práce popsané v této zprávě byly provedeny za použití přísných opatření v oblasti biologické bezpečnosti a biologické bezpečnosti, jejichž cílem je chránit pracovníky a veřejnost před možným vystavením se tomuto viru (například před náhodným uvolněním viru do životního prostředí). Virus 1918 používaný v těchto experimentech byl od té doby zničen v CDC a nepředstavuje žádné pokračující riziko pro veřejnost.

Jaká opatření v oblasti biologické bezpečnosti a biologické bezpečnosti na ochranu laboratorních pracovníků a veřejnosti byla během této práce zavedena?

Před zahájením experimentů byly provedeny dvě úrovně interního schválení CDC: přezkum Výboru pro institucionální biologickou bezpečnost a přezkum Výboru pro péči o zvířata a použití. Všechny viry obsahující jeden nebo více genových segmentů z viru chřipky z roku 1918 byly vytvořeny a bylo s nimi nakládáno v souladu s pokyny pro biologickou bezpečnost stanovenými v prozatímním doporučení CDC-NIH pro zvýšení laboratorní práce na úrovni biologické bezpečnosti zahrnující nepřekonatelné viry lidské chřipky. Ačkoli virus 1918 nebyl v době provádění této práce označen jako selekční činidlo, všechny postupy byly provedeny za použití prvků se zvýšenou biologickou bezpečností, které byly pověřeny programem Select Agent programu CDC. Vnitrostátní technická agentura pro výběr agentů a toxinů doporučila, aby byl rekonstruovaný virus chřipky z roku 1918 přidán do seznamu vybraných agentů HHS dne 30. září 2005. Na základě tohoto doporučení CDC změnila své předpisy a určila všechny formy rekonstruované replikace odpovídající 1918 pandemický chřipkový virus obsahující jakoukoli část kódujících oblastí všech osmi genových segmentů (rekonstruovaný virus chřipky 1918) jako selektivní činidlo.

Jaké jsou vhodné postupy biologické bezpečnosti a podmínky uzavření pro práci s kmenem chřipky z roku 1918?

Pro práci s kmenem z roku 1918 se doporučují postupy, postupy a zařízení biologické bezpečnosti úrovně 3 nebo zvířecí biologické bezpečnosti úrovně 3 a vylepšení, která zahrnují speciální postupy (diskutováno v následující otázce níže). Existují čtyři úrovně biologické bezpečnosti, které odpovídají stupni rizika představovaného výzkumem a zahrnují odstupňované úrovně ochrany personálu, životního prostředí a komunity. Úroveň biologické bezpečnosti 4 poskytuje nejpřísnější podmínky uzavření, úroveň biologické bezpečnosti 1 je nejméně přísná. Tyto úrovně biologické bezpečnosti sestávají z kombinace laboratorních postupů a technik, bezpečnostního vybavení a laboratorních zařízení, která jsou vhodná pro prováděné operace. Specifická kritéria pro každou úroveň biologické bezpečnosti jsou podrobně uvedena v publikaci CDC / NIH Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories.

Co je „vylepšená“úroveň biologické bezpečnosti 3? Jaká konkrétní vylepšení se používají pro práci s kmenem chřipky z roku 1918?

Zařízení biologické bezpečnosti úrovně 3 se zvláštními vylepšeními zahrnuje primární (bezpečnostní skříňky, izolační komory, rukavice a pláště) a sekundární (konstrukce zařízení, filtrace čisticího vzduchu HEPA) na ochranu laboratorních pracovníků a veřejnosti před náhodným vystavením. Specifické dodatečné („vylepšené“) postupy používané pro práci s kmenem 1918 zahrnují:

• Důsledné dodržování dalších protokolů na ochranu dýchacích cest a změnu oblečení;
• Použití podtlaku, HEPA filtrovaných respirátorů nebo pozitivních respirátorů čistících vzduch (PAPR);
• Použití filtrace HEPA pro úpravu odpadního vzduchu; a
• Změna personálních postupů tak, aby zahrnovala osobní sprchy před odchodem z laboratoře.

Další podrobnosti o doporučeních biologické bezpečnosti pro práci s různými viry lidské a zvířecí chřipky, včetně viru 1918, lze nalézt v prozatímním pokynu pro tuto práci na CDC / NIH v doporučení Interim CDC-NIH pro zvýšení laboratorní práce na úrovni biologické bezpečnosti, která zahrnuje nepřekonatelnou lidskou chřipku Viry.

Začátek stránky

Jak byly tyto experimenty prováděny bezpečně pomocí kontejnmentu poskytnutého BSL-3 s vylepšeními?

Vysoce vyškolení laboranti pracovali s kmenem viru chřipky 1918 bezpečně pomocí kontejnery se zvýšeným obsahem BSL-3. Vědci na CDC absolvují specializovaný výcvik a absolvují přísný proces odbavení biologické bezpečnosti (a bezpečnosti). Pokud jde o práci uvedenou v článku Science, hlavní výzkumný pracovník CDC poskytoval rutinní týdenní písemné zprávy vedoucím pracovníkům CDC, včetně hlavního vědeckého ředitele agentury, a bylo pověřeno neprodleně informovat úředníky agentury o jakýchkoli obavách souvisejících s biologickou bezpečností nebo biologickou bezpečností.

Zařízení BSL-3 se zvláštními vylepšeními zahrnuje primární (bezpečnostní skříňky, izolační skříňky, rukavice, pláště) a sekundární (konstrukce zařízení) bariéry, které chrání laboratorní pracovníky a veřejnost před náhodným vystavením. Specifická vylepšení zahrnují požadavky na převlékání a sprchování a použití poháněného respirátoru pro čištění vzduchu (PAPR; obleky s polovičními body). Primární a sekundární bariéry plus další osobní bezpečnostní postupy poskytují vhodné omezení pro provádění takového výzkumu chřipky. CDC vyhodnotilo konkrétní studie, které mají být provedeny, jakož i vysoce zkušený vědecký tým provádějící výzkum a dospěl k závěru, že tato práce by mohla pokračovat pod kontrolou BSL-3 s vylepšeními.

Proč bylo pro práci na viru H1N1 z roku 1918 použito kontejnmentu se zvýšeným BSL-3, když je většina virů lidské chřipky subtypu H1N1 ošetřena za mnohem méně přísného omezení?

Vhodná opatření biologické bezpečnosti pro zpracování daného patogenu závisí na řadě faktorů, včetně předchozích zkušeností s patogenem nebo podobnými patogeny, virulence a přenositelnosti patogenu, typu experimentu a dostupnosti účinných vakcín a / nebo antimikrobiálních léčiv proti patogenu. Před rekonstrukcí viru 1918 CDC pečlivě vyhodnotil konkrétní studie, které měly být provedeny, a dospěl k závěru, že tento výzkum by mohl být bezpečně a bezpečně proveden pod kontrolou BSL-3. Všechny viry obsahující jeden nebo více genových segmentů z viru chřipky 1918 byly vytvořeny a bylo s nimi nakládáno za laboratorních podmínek s vysokým zadržením (BSL 3) v souladu s pokyny NIH a CDC. Doporučení týkající se úrovní biologické bezpečnosti vydává skupina odborníků a jsou přísně dodržována.

Pro práci na nových nebo exotických patogenech, u nichž neexistuje žádná léčba nebo vakcína, se používá vyšší úroveň kontroly (úroveň biologické bezpečnosti 4). To není případ viru 1918. Potomci viru chřipky 1918 stále obíhají dodnes a současné sezónní vakcíny proti chřipce poskytují určitou ochranu proti viru 1918. Kromě toho se ukázalo, že dva typy antivirových léčiv, rimantadin (Flumadin) a oseltamivir (Tamiflu® nebo generické), jsou účinné proti podobným virům chřipky A (H1N1) a očekává se, že budou účinné proti viru H1N1 z roku 1918. Jiné antivirotika (zanamivir, peramivir a baloxavir) nebyly testovány proti tomuto specifickému viru, ale také se očekává, že budou účinné.

Fyzikální a technické řešení kontejnmentu se zvýšeným obsahem BSL-3 je velmi podobné designu používanému v laboratořích BSL-4. Laboratoř BSL-3 má také nejmodernější směrové řízení proudu vzduchu, které filtruje odcházející vzduch, a veškerý odpad je autoklávován nebo dekontaminován před tím, než opustí pracovní oblast, což zabraňuje úniku infekčních agens.

Začátek stránky

Problémy biologické bezpečnosti

Porušila generace španělského pandemického viru chřipky z roku 1918, která obsahovala úplnou kódující sekvenci osmi segmentů virových genů, úmluvu o biologických zbraních?

Ne. Článek I Úmluvy o biologických zbraních (BWC) konkrétně umožňuje mikrobiologický výzkum pro profylaktické, ochranné nebo jiné mírové účely. Článek X BWC podporuje „nejširší možnou výměnu… vědeckých a technologických informací“za použití biologických činitelů pro prevenci nemocí a jiné mírové účely. Článek X BWC dále stanoví, že BWC by neměl bránit technologickému rozvoji v oblasti pokojných bakteriologických činností. Protože výskyt dalšího pandemického viru je považován za pravděpodobný, ne-li nevyhnutelný, může charakterizace viru 1918 umožnit rozpoznat potenciální hrozbu, kterou představují nové kmeny viru chřipky, a objasní to nezbytná profylaktická a terapeutická protiopatření. pro kontrolu pandemických virů.

Poskytla zpráva „plán“pro bioteroristy, aby mohli vyvinout a uvolnit zničující pandemii na světě?

Ne. Tato zpráva neposkytuje plán pro bioteroristy k vývoji pandemického kmene chřipky. Reverzní genetický systém, který byl použit k vytvoření viru 1918, je široce používanou laboratorní technikou. I když existují obavy, že by tento přístup mohl být zneužit pro účely bioterorismu, existují také jasné a významné potenciální výhody sdílení těchto informací s vědeckou komunitou: jmenovitě usnadnění vývoje účinných zásahů, čímž se posílí veřejné zdraví a národní bezpečnost.

Je virus chřipky z roku 1918 vybraným agentem?

Dne 30. září 2005 se sešel technický poradní výbor pro nestátní úřady pro výběr agentů a toxinů a doporučil, aby byl rekonstruovaný virus chřipky z roku 1918 přidán do seznamu vybraných látek HHS. Na základě tohoto doporučení CDC změnila své předpisy a určila všechny vybrané formy rekonstruované replikace viru pandemické chřipky z roku 1918 obsahující jakoukoli část kódujících oblastí všech osmi genových segmentů (rekonstruovaný virus chřipky 1918) jako selektivní činidlo.

Co je program Select Agent?

Centra pro kontrolu a prevenci nemocí (CDC) regulují držení, používání a přenos vybraných látek a toxinů, které mohou představovat vážné ohrožení veřejného zdraví a bezpečnosti. Program CDC Select Agent Program dohlíží na tyto činnosti a registruje všechny laboratoře a další subjekty ve Spojených státech amerických, které vlastní, používají nebo přenášejí vybraný agens nebo toxin.

Americká ministerstva zdravotnictví a lidských služeb (HHS) a zemědělství (USDA) zveřejnila konečná pravidla pro držení, použití a přenos vybraných látek a toxinů (42 CFR část 73, 7 CFR část 331 a 9 CFR část 121) v Federální registr 18. března 2005. Všechna ustanovení těchto konečných pravidel nahrazují ustanovení obsažená v prozatímních konečných pravidlech a nabývají účinnosti 18. dubna 2005.