Del trabajo con pústulas a bioseguridad nivel 4: la microbiología y el riesgo de accidentes en la investigación con virus y bacterias

Una lucha a ciegas. Así fue la pelea que durante mucho tiempo dieron los científicos contra patógenos que no podían observar. Aunque más simples en su estructura (ni siquiera son una célula completa por lo que no se pueden reproducir por sí solos) al ser más pequeños que las bacterias, los virus fueron un gran dolor de cabeza para los médicos que veían como las personas morían a causa de enfermedades como la viruela o la rabia sin entender qué las causaba.

El tamaño de estos patógenos, el desarrollo de la tecnología y el conocimiento disponible hace 200 años, hizo que Edward Jenner, el creador de la vacuna contra la viruela, y Louis Pasteur, el padre de la vacuna contra la rabia, encontraron la cura para estos dos males sin saber a qué se enfrentaban a los virus.

La primera vacuna contra la viruela fue desarrollada por el médico británico Edward Jenner en 1796, mientras que Louis Pasteur hizo lo propio con la vacuna contra la rabia en 1885. Este último suponía que se trataba de un patógeno más pequeños que las bacterias y macrófagos conocidos hasta entonces, razón por la que era incapaz de detectarlo en el microscopio.

“Todo fue empírico, se hizo en la práctica”, señala Eugenio Spencer, virólogo y director del Centro de Biotecnología Acuícola de la Universidad de Santiago, y formador de varios virólogos nacionales. “Cuando se hicieron estas dos vacunas, ni siquiera se sabía acerca de la respuesta inmune. Muchos años antes que el trabajo de Jenner, en China ya se conocía de las vacunas. Los médicos de la corte de los emperadores se dieron cuenta que no todas las personas con viruela se morían. Entonces tomaron el líquido de una pústula de viruela y lo disecaron. Ese polvo, después lo ponían sobre una herida que hacían en la piel del brazo. Esa fue la primera vacuna”, señala.

Ese conocimiento, obtenido desde la observación, llegó luego al Imperio Otomano y desde ahí al Imperio Británico- “Se dieron cuenta que las ubres de las vacas tenían unas lesiones similares a la pústulas de la varicela y las mujeres que las ordeñaban, nunca se enfermeban. Con el material de esas pústulas comenzaron a inyectar para proteger a las personas”, indica Spencer.

En el laboratorio de Pasteur, su asistente Charles Chamberland, dio el paso que faltaba al inventar un filtro de porcelana con poros muy pequeños. Lo que buscaba era obtener agua libre de bacterias, por lo que el filtro logró retenerlas y dejar pasar a los virus. Era 1884.

Finalmente, fue el científico ruso quien usando este filtro logró descubrir el primer virus. El objetivo de Dmitri Ivanovski, microbiólogo y botánico, era averiguar qué patógeno causaba una extraña enfermedad que afectaba a las plantas de tabaco. Tras moler hojas infectadas, pasó ese cultivo por el filtro de Chamberland y pudo observar que la enfermedad seguía: las bacterias habrían quedado atrapadas en el filtro, por lo que se trataba de otro patógeno (1892). Su teoría apuntaba a una toxina producida por una bacteria, un elemento que por su tamaño era capaz de pasar por el filtro.

Si bien Ivanovski tampoco pudo identificar qué causaba la enfermedad del mosaico del tabaco -su principal teoría era que podía tratarse de una toxina producida por una bacteria- sí aportó un dato clave.

Su colega neerlandés, Martinus Willem Beijerinck, fue quien logró idenficar al primer virus (líquido viscoso o veneno en latín). Hoy se le considera uno de los padres de la virología.

El segundo virus descubieron, en 1898, fue el virus de la fiebre aftosa en el ganado, por los alemanes Friedrich Loeffler y Paul Frosch. También usando el filtro de Chamberland. Tres años después fue el turno del primer virus humano: el virus de la fiebre amarilla.

Según el investigador de la U. de Santiago, antes el desarrollo de la ciencia se reonovaba aproximadamente cada cien años, “hoy esa misma cantidad de información se cambia cada seis años, así se avanza hoy”. ¿Un ejemplo? “El virus Sars-CoV-2 desde que apareció, en menos de un mes se conocía el genoma y en menos de un año, vacunas”, explica.

La posibilidad de que el virus que produce Covid-19 haya surgido desde el laboratorio de Wuhan es una duda que se retoma a partir de las declaraciones de las autoridades estadounidense en los últimos días.

Este investigador cree que es factible que el Sars-CoV-2 haya escapado, como un accidente de manejo, desde el laboratorio, pero eso no es lo mismo que decir que el virus fue creado por el ser humano.

Claudia Saavedra, microbióloga de la Universidad Andrés Bello, vocera y past president de la Sociedad Chilena de Microbiología, no cree en esta posibilidad. “La evidencia científica muestra que el virus tiene origen zoonótico y que surgió en el mercado de Wuhan, se puede trasar, mirar genéticamente y ver eso. El virus no se arrancó, eso ya es un punto zanjado”, señala.

“Hay evidencias de que alguna vez algunos patógenos han salido de laboratorios. Pasó una vez en Inglaterra, que se enfermó un investigador y enfermó a su familia. Alguna vez me enfermé con rotavirus trabajando con él. Son accidentes que pueden ocurrir y que antes ocurrían”, dice Spencer.

El virus del Nilo Occidental se aisló por primera vez en 1937. De las personas infectadas, el 80% no tiene síntomas, pero se calcula que una de cada 150 personas, sí puede tener una afección grave.

No existe la transmisión entre personas, se requiere que un mosquito pique a un ave infectada y luego haga lo mismo con una persona. Se sabe del contagio de madre a hijo y también de casos de transmisión por accidente al interior de laboratorios. En 2002, se conoció de un caso en el que una persona, disecando un ave, se contagio.

Antes, han ocurrido otros casos. En la década del 60 en los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos varios investigadores enfermaron de de la fiebre Q y de Antrax, dos moléculas que ellos mismos estaban estudiando. Incluso hubo un veterinario que murió tras ser modrido por un animal del laboratorio en el que trabajaba y que lo contagió con el virus de fiebre hemorrágica boliviana. Ya en los 80 una cepa híbrida de viruela le constó la vida a un investigador que se dedicaba a fotografiar lo que ocurría tras el microscopio.

Es más, una publicación del periodico USA Today de hace siete años, menciona que entre 2008 y 2012, solo en Estados Unidos se contabilizan más de mil accidentes de laboratorios por parte de las autoridades.

La primera vez que se intentó prohibir el uso las armas biológicas (no la investigación) fue en los protocolos de Ginebra (1925), tras la utilización de gases y otros patógenos químicos durante la I Guerra Mundial. Aralsk-7, una base secreta construida en 1954 (entre Kazajistán y Uzbekistán) estudió ántrax, viruela, tifus, turalemia o fiebre del conejo (bacteria francisella tularensis), la brucelosis porcina (brucella suis) y hasta la peste bubónica (yersinia pestis).

Varias veces se supo de habitantes enfermos y fallecidos, incluso se detectó un brote de epidemia en momentos en que el virus ya estaba practicamente erradicado del mundo. La base se cerró hace apenas 20 años.

Cuando el profesor Eugenio Spencer realizó su tesis de doctorado en el Albert Einstein College of Medicine, en Estados Unidos, a comienzos de los años 70, no existían las campanas de flujo laminar en los laboratorios. Esos mesones con una especie de caja plástica que incluye un ventilador que obliga a filtrar el aire y que permite trabajar con patógenos y diferente sustancias en los laboratorios.

“Las hacíamos nosotros mismos, de manera artesanal. Trabajaba con el virus con el que se hacía la vacuna de la viruela pero era todo muy artesanal. En los 80 recién una empresa se dedicó a hacer estas campanas en Chile. Incluso, en muchos casos, para crear el vació en la pipeta, lo hacíamos con la boca, pipeábamos con la boca. En Estados Unidos, se empezó recién con los niveles de bioseguridad en 1977-1978, pero solo para cuando se trabaja con una enfermedad para la que no había cura”, recuerda.

Claudia Saavedra, de la Universidad Andrés Bello, también alcanzó a “pipear con la boca”. “En ese momento, lo hacíamos, creo, porque no teníamos plena conciencia de la seguridad. Es como con los autos, ahora te preocupas por comprar un auto con vairos airbags, barras laterales, control de velocidad, pero antes esos elementos de seguridad no existían, te preocupas solo de comprar un auto”, explica.

A mediados de los 80 recién se empezó a hablar de bioseguridad y comenzaron a aparecer tecnologías e instrumentos para resguardar la salud de los investigadores y herramientas para crear un vacío en las pipetas, por ejemplo.

Hoy existen unas tablas que indican que para trabajar con ciertor patógenos en los laboratorios, se requieren ciertas medidas especificas de seguridad y que dan origen a los 4 niveles de bioseguridad que hoy exigen autoridades como la Organización Mundial de la Salud (OMS) o los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC, su sigla en inglés) de EE.UU.

En los laboratorios de Nivel 1, se deben tomar precauciones generales, cosas que pueden resultar obvias pero que incluso a los estudiantes le cuestan adoptar, explica Saavedra. “Lavarse las manos después de sacarse los guantes, mantener el delantal dentro el laboratorio, dejar la puerta cerrada, no comer ni beber al interior del laboratorio, desinfectar con alcohol, son cosas básicas que se tienen que hacer dentro del laboratorio. Descontaminar los deshechos del laboratorio, limpiar los pisos, cuidar que no hayan insectos, ni ratones”, son parte del trabajo que se debe hacer en estas instalaciones señala.

En el Nivel Dos, se puede trabajar con agentes que se pueden someter a estudio y que podrían causar alguna enfermedad como el virus que produce la samonella, patógenos que podrían causar algún brote, pero que las personas no enfermaran gravemente ni morirán, detalla la investigadora de la Unab.

Para los de Nivel 3, se deben cumplir más requisitos de bioseguridad, como mantener dos espacio, uno en el que se puede ingresa y tras cambiarse de ropa y equiparse con los elementos de seguridad necesario, se pasa al laboratorio mismo. “Hay que tener aire filtrado y en ellos se puede trabajar con patógenos se pueden transmitir por vía respiratoria, que pueden causar enfermedades serias”, explica Saavedra. Aquí se puede trabajar con el ácido nucleico de Sars-CoV-2 o sus proteínas, lo mismo con el virus Hanta, pero en ningún caso con el virus completo.

El nivel de bioseguridad 4 es para el trabajo con sustancias biológicas que pueden causar enfermedades graves en humanos y para las que no existe vacuna ni tratamiento. Incluye a virus como Lujo, Hendra o Nipah; los coronavirus SARS-COV-1, MERS-CoV y también el nuevo SARS-COV-2.

Son poco los laboratorios de este tipo que existen en el mundo, la mayor parte de ellos está en Estados Unidos (11), Alemania (4), India, Suiza, Australia y Rusia. Países que tienen solo uno de estos recintos, son Francia, Gabón, Canadá, Japón, Suecia, Sudáfrica, la República Checa, Taiwán, Hungría, Gran Bretaña, Bielorrusia y China (Instituto de Virología de Wuhan, perteneciente a la Academia de Ciencias de China).

Estos laboratorios poseen un suministro de aire, agua y energía separado, generadores de energía de emergencia y baterías de repuesto. El sistema de ventilación los mantiene siempre libre de gérmenes gracias a los filtros y el ingreso de las personas es restringido. Además, funcionan con presión negativa, impidiendo que cualquier agente salga al exterior.