L’uscita di virus dai laboratori di massima sicurezza è rara ma non impossibile (1)

Sars-Cov-2 non è stato creato a Wuhan ma non si esclude l’incidente

di Maria Longobardi

Immaginate questa scena: una ricercatrice in una sera fredda d’inverno, chiusa in un laboratorio di massima biosicurezza BSL-4, in una stanza piccola e silenziosa. Ha in mano una siringa con dentro un virus che ha appena iniettato a un topo per un esperimento.

La siringa è vuota. Adesso deve mettere il cappuccio di protezione sull’ago. Si muove lenta, con gesti piccoli, prudenti, infagottata nella sua ingombrante tuta spaziale di protezione. Solo un altro piccolo movimento, incerto. La siringa che ha in mano oscilla, il cappuccio cade sul pavimento e l’ago si conficca veloce nel suo dito. Il metallo riesce a penetrare i tre strati di guanti protettivi e buca la pelle. Solo un piccolo graffio, sembra; non esce sangue.

Siamo in Germania, ad Amburgo, nel 2009 ed è in corso un’ epidemia di Ebola in Congo. Questa non è la scena di un film. La ricercatrice è veramente nel laboratorio tedesco e nella siringa c’è Ebola, uno dei virus più pericolosi al mondo. 

SARS-Cov-2, è possibile che sia avvenuto un errore o un incidente nel laboratorio di Wuhan?(©Laboratorio Design of Science – Dos, Unife)

Siamo nel 2009 e non ci sono cure per Ebola, e nemmeno vaccini; forse lei ne stava cercando uno per l’epidemia in Congo. C’è solo un laboratorio al mondo, in Canada, che dice di aver testato un vaccino, ma solo sui primati, mai sull’uomo.

C’è poco da fare: si deve provare quel vaccino, il ceppo di Ebola che puo’ aver infettato la virologa è particolarmente aggressivo: ha una mortalità che va dall’ 80% al 90%.

Il laboratorio canadese è disponibile a inviare il vaccino e la ricercatrice acconsente al suo uso. Si organizza in fretta e furia un trasporto aereo e il giorno dopo il vaccino è ad Amburgo. Glielo iniettano e adesso c’è solo da aspettare.

Questa storia a lieto fine: la ragazza non sviluppa la malattia e si salva. Resterà, però, il dubbio se è stato quel vaccino ad essere davvero efficace o il virus iniettato dall’ago era in una quantità così esigua da non farle sviluppare la malattia. Non si saprà mai, non è stato accertato.

Comunque, da allora, è esplicitamente vietato ricoprire un ago con il suo cappuccio nei laboratori di massima biosicurezza (BSL-4, Bio Safety Level-4).  E il problema degli errori e incidenti nei laboratori si è imposto ancor più all’attenzione.

SARS-Cov-2, è possibile che sia avvenuto un errore o un incidente nel laboratorio di Wuhan?

Da quando la comunità scientifica ha dichiarato ufficialmente che è “altamente improbabile” che il virus SARS-Cov-2 sia stato creato artificialmente in un laboratorio cinese, ci si continua a chiedere se un incidente di laboratorio abbia potuto invece disperdere il virus nell’ambiente e provocare la pandemia.

Si è ipotizzato che il nuovo coronavirus, di origine naturale, estratto dalla gola dei pipistrelli del Guangdong catturati nelle grotte cinesi e conservato nel laboratorio di Wuhan per essere studiato, sia in qualche modo fuoriuscito accidentalmente da questo laboratorio, forse tramite il contagio di un ricercatore che non si è accorto di essersi infettato.

Qualcuno parla anche di un errore nello smaltimento dei resti delle cavie da laboratorio mentre i complottisti ipotizzano che ci sia stata una vendita illegale di questi animali al mercato nero di Wuhan. Ma, a parte la considerazione che il commercio delle cavie non si profila come un commercio redditizio, fare uscire un animale da un laboratorio di alta biosicurezza, come quello di Wuhan, non è certo cosa facile.

È sembrato, pertanto, che questa ipotesi fosse del tutto inverosimile, ed è stata quindi accantonata.  Di un possibile incidente di laboratorio che abbia contagiato un ignaro ricercatore si continua invece a parlare, cosi come di errori nei protocolli di sicurezza a Wuhan.

Una continua rincorsa per diminuire errori e incidenti nei laboratori

In generale, incidenti ed errori nei laboratori di alta biosicurezza di tutto il mondo ce ne sono stati, soprattutto negli scorsi decenni. I protocolli di sicurezza di questi luoghi vengono però continuamente modificati e migliorati proprio in seguito a questi incidenti.  

Nonostante i rischi di queste ricerche, le misure messe in campo per minimizzare questi rischi sono notevoli e nei report degli ultimi anni si legge sempre meno di casi di contagi di ricercatori e di rilascio involontario dei patogeni.   

Per aver un quadro più chiaro, vediamo cosa sono e cosa contengono questi laboratori ad alta biosicurezza. E poi, cerchiamo di scoprire quali sono gli incidenti che possano capitare e quali sono le probabilità che essi accadano.  Andiamo con ordine.

Tre tipi di laboratori. Wuhan è del livello più avanzato, come due in Italia

I laboratori di alta sicurezza sono di tre tipi: quelli di livello BSL-4 (Bio Safety Level-4) sono quelli  di grado piu’ alto, e poi ci sono quelli di livello 3 avanzato e quelli di livello 3 (BSL-3+, BSL-3, rispettivamente). I laboratori BSL-4, sono solo circa cinquanta in tutto il mondo.

Nei BSL-4 si conservano e studiano patogeni che rappresentano una grave minaccia per l’umanità e per cui spesso non c’è una cura e né un vaccino.

I laboratori di livello 3 sono invece migliaia e contengono patogeni pericolosi, come quelli responsabili della peste o della rabbia, ma che rappresentano un rischio più basso per la salute pubblica, perché è disponibile una cura o perché hanno una bassa capacità di generare pandemie. Per fare un esempio, la SARS viene di solito studiata nei BSL-3+ mentre Ebola in quelli BSL-4.

Il laboratorio di Wuhan è del tipo BSL-4; è stato costruito nel 2017 e in Cina ce ne sono attualmente due, mentre altri tre saranno costruiti entro il 2025. Negli Stati Uniti ci sono quindici laboratori BSL-4, in Inghilterra dieci, in Germania quattro mentre tre sono in Francia, in Svizzera e in Australia. In Italia ce ne sono due, uno al Sacco di Milano e l’altro allo Spallanzani di Roma.

In questi laboratori BSL-4 ci sono virus, batteri e tossine che non possono essere assolutamente dispersi nell’ambiente perché rappresentano una seria minaccia per l’umanità intera.  

Il governo americano, alla fine degli anni Novanta, ha stilato una lista di questi patogeni pericolosi, chiamati “Select Agents” (in italiano, Agenti Selezionati) e ha iniziato un programma di gestione e regolamentazione che è ancora adesso in vigore negli Stai Uniti.

L’ OMS ha compilato una lista simile, e i patogeni pericolosi sono di solito indicati come patogeni del “Gruppo di Rischio 4”. L’elenco dei Select Agents è disponibile sul sito del Select Agents Program ed è continuamente aggiornato per includere agenti emergenti come il SARS-Cov-2.

I Select Agents possono essere conservati, maneggiati e trasferiti solo in condizioni molto restrittive. La lista è lunga e comprende virus, batteri e tossine tra i quali i virus Ebola, Marburg, Lassa, i batteri Yersinia Pestis e Botulino, e alcuni virus influenzali e quelli del vaiolo.

Per effettuare ricerche su questi patogeni, è necessario richiedere speciali autorizzazioni e gli scienziati coinvolti in queste ricerche negli USA sono spesso soggetti al controllo dell’FBI. Il motivo di tale livello di sicurezza sta nel rischio che questi patogeni possano sfuggire dai laboratori, sia in maniera accidentale sia intenzionale per essere, ad esempio, usati come armi biochimiche.

Nei laboratori di alta biosicurezza non ci sono però solo patogeni di origine naturale ma anche alcuni virus artificiali modificati geneticamente dall’uomo.

In alcuni casi, è infatti utile ingegnerizzare i virus in modo da fargli fare cose che di solito non fanno, come, ad esempio, infettare i mammiferi o diventare più contagiosi, per studiare le loro evoluzioni e prevenire eventuali epidemie. Altre volte si usa l’ingegneria genetica anche per ricostruire dei virus che sono estinti e non si trovano più in natura.

Esempi di questi patogeni non naturali, considerati come Select Agents, sono il virus dell’influenza spagnola del 1918 ricostruito in laboratorio nel 2005 e alcuni virus aviari influenzali, tra cui il pericoloso H5N1, modificati geneticamente per infettare i mammiferi e per essere trasmessi per via aerea.

Fughe accidentali e incidenti, nonostante severi controlli, sono possibili ma rari

Cominciamo col dire che questi laboratori sono fondamentali per la ricerca perché permettono di portare avanti studi su malattie per cui non c’è nessuna cura o un vaccino oppure per prevenire nuove pandemie.

Per evitare i contagi, gli scienziati che ci lavorano indossano tute protettive speciali e tutto l’edificio è costruito in modo tale da tenere confinati i patogeni nel laboratorio per non farli uscire nell’ambiente esterno. 

Gli incidenti e le fughe accidentali di patogeni in questi laboratori sono rari ma non impossibili. Negli anni, molti ricercatori si sono infettati e fortunatamente ci sono state conseguenze fatali solamente in un numero molto limitato casi.

Le fughe accidentali sono molto più rare, anche se alcuni casi hanno destato preoccupazione come quando, nel 2014, delle fiale contenenti vaiolo furono ritrovate dopo essere state dimenticate nel vecchio freezer di un laboratorio del Texas o quando fiale di Ebola furono trasferite per sbaglio in un laboratorio di bassa biosicurezza.

È comunque da tenere presente che questi laboratori hanno regole e protocolli molto rigidi e sono sottoposti a regolari ispezioni, in alcuni casi anche da parte della Organizzazione mondiale della sanità (Oms). Per esempio, ogni due anni l’Oms visita i due soli laboratori al mondo in cui ufficialmente è conservato il virus del vaiolo, uno ad Atlanta e l’altro in Russia.

Recentemente, nell’agosto del 2019, a seguito di una ispezione del governo americano, un laboratorio militare BSL-4, l’ USAMRIID nel Texas, è stato temporaneamente chiuso perché non rispettava gli standard di sicurezza.

Incidenti nei laboratori di alta biosicurezza

L’incidente della giovane ricercatrice tedesca di Ebola che vi abbiamo raccontato all’inizio è una storia a lieto fine  Non è andata così, invece, a un’altra ricercatrice russa che, cinque anni prima, nel 2004, aveva avuto lo stesso incidente con Ebola e con l’ago.

La ricercatrice russa sviluppa la malattia. I russi non informano nessuno dell’incidente; non erano tenuti a farlo perché, come recitano i protocolli, non mette a rischio la comunità.

Provano a curarla, in ogni modo, per due settimane ma non c’è verso: la donna peggiora a vista d’occhio. Telefonano allora all’Oms per cercare aiuto, informandoli dell’accaduto.  Chiedono ed ottengono di parlare con un medico esperto di Ebola. Troppo tardi.

La ricercatrice muore, il giorno dopo. I russi diranno poi che quella è stata l’unica morte mai avvenuta in un laboratorio BSL-4 in Russia.

Nel 2015, anche un ricercatore ungherese ha un contatto con Ebola ma non sviluppa sintomi di malattia.

Sempre nel 2015, Ebola è ancora al centro di un altro incidente in un laboratorio BSL-4. Questa volta non ci sono né morti e né malati e siamo negli Stati Uniti.

Un ricercatore sta lavorando su dei campioni contenente il virus Ebola e su altri con il virus Ebola disattivato, cioè reso innocuo. Quelli disattivati devono andare in un laboratorio BSL-2, gli altri non devono assolutamente uscire dal BSL-4. Il ricercatore mette i due virus diversi in provette identiche, differenti solo per il colore del tappo e per le etichette. 

Il tecnico di laboratorio incaricato del trasporto dei campioni di virus nel BSL-2 fa un errore e scambia le provette: prende i virus Ebola non disattivati e li porta nel BSL-2. Fortunatamente, anche in questa storia c’è un lieto fine e nessuno è stato contagiato.

Dopo quell’incidente, però, in quel laboratorio sono state installate telecamere di sorveglianza per monitorare ogni singolo gesto ed è stato sviluppato un nuovo protocollo per il trasporto dei campioni.

Nel 2016, in Canada, invece un ricercatore che lavora su maiali infettati con Ebola trova uno strappo lungo circa tre cm nella sua tuta di contenimento quando esce dal laboratorio. Anche per lui nessun segno della malattia. Tutte le tute di contenimento e tutto l’equipaggiamento sono stati poi ispezionati accuratamente per minimizzare qualsiasi rischio di esposizione a patogeni. 

Più di recente, nel 2019, in Russia, al VECTOR Institute (The State Research Center of Virology and Biotechnology), c’è una fuga di gas che provoca un incendio in una zona in cui sono conservati virus mortali come Ebola e vaiolo. (Per inciso, Il VEKTOR è uno dei due soli laboratori al mondo a conservare il virus del vaiolo, completamente eradicato dal 1978; L’altro è quello del CDC di Atlanta, negli Stati Uniti).

L’incendio è domato. Non ci sono gravi incidenti o fughe di patogeni, ma lo spavento è stato grande.

In tutta questa storia, Ebola è un virus cattivo ma offre anche dei vantaggi: non si diffonde per via aerea.  Solo incidenti palesi, come la puntura di un ago o un morso di un animale da laboratorio infetto, possono causare il contagio perché si trasmette solo attraverso i fluidi corporei. Inoltre, quando la malattia si sviluppa è evidente e i casi asintomatici non sono noti. (1.Continua)

(Maria Longobardi è fisico e science writer)

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