Im neuen Labor zur Untersuchung von Infektionskrankheiten werden Wissenschaftler die Geheimnisse der gefährlichsten Krankheiten der Welt lüften.
Von außen sieht der gemeinsame Forschungsblock in Fort Detrick, Maryland, überhaupt nicht einschüchternd aus. In der Architektur eines bescheidenen dreistöckigen Gebäudes aus Glas und Stein spürt man die Hand eines Meisters, der weiß, wie die Beleuchtung des Arbeitsplatzes mit der Arbeitsproduktivität zusammenhängt. Weiche Ledersessel im überdachten Innenhof laden zu stiller Meditation ein. Auch die Einrichtung einer Cafeteria ist hier geplant – so wurde am Nationalen Institut für Allergien und Infektionskrankheiten beschlossen, dem dieser Laborkomplex unterstellt ist.
Ein Biosicherheitsanzug verhindert, dass Peter Jarling, Chef-Virenjäger im Fort Detrick Joint Research Laboratory, einer tödlichen Infektion ausgesetzt wird
Nun neigt sich der Bau dieses 105-Millionen-Dollar-Gebäudes dem Ende zu, und darin wurde bereits ein Labor installiert, ein 1000 m² großer Raum, der wie ein U-Boot abgedichtet ist. Bereits im nächsten Frühjahr werden 30 Wissenschaftler in diesen Räumen mit Schutzanzügen und Helmen bahnbrechende Forschungen betreiben und versuchen zu verstehen, wie die Erreger tödlicher Infektionen die Organismen töten, in denen sie sich ansiedeln.
Zu den schlimmsten durch Viren verursachten Krankheiten zählen das hämorrhagische Marburg- und Ebola-Fieber. Sieben Tage nach der Infektion verspüren die Patienten ein leichtes Unwohlsein wie bei einer Erkältung, aber dann beginnt sich das Virus wild zu vermehren und zerstört die Wände der Kapillaren, weshalb das Blut des Patienten durch die Haut sickert Mund, Augen und Ohren. Die inneren Organe verwandeln sich in eine formlose blutige Masse. Einige dieser Viren töten bis zu 90 % der Infizierten und werden durch Tröpfchen, Husten und Niesen in der Luft übertragen.
Wissenschaftler verstehen immer noch nicht, wie diese tödlichen Krankheiten entstehen, die selbst in ihrer Heimat Afrika sehr selten sind. Es gibt nur eine Handvoll Labors auf der ganzen Welt, die angemessen ausgestattet sind, um mit diesen hochansteckenden Krankheitserregern zu experimentieren, und keines dieser Labors verfügt über die hochentwickelte Diagnoseausrüstung, über die das IRF verfügt. Die neuen Erkenntnisse, die in diesem Labor gewonnen werden, können selbst in der tragischsten Wendung der Ereignisse verhindern, dass sich der Ausbruch zu einer großflächigen Epidemie entwickelt.
Journalisten sollten diese Einrichtung jetzt betreten dürfen, wenn sie noch nicht funktioniert, das heißt, solange noch keine Proben von tödlichen Mikroorganismen hierher gebracht wurden. "Es ist die einzig mögliche Zeit", sagt Jason Paragas, 37-jähriger stellvertretender Wissenschaftsdirektor des Labors, einer von 30 Mitarbeitern, die bald in dem dicht verschlossenen Labor arbeiten werden. Fast drei Jahre lang widmete er seine ganze Kraft seiner Entstehung, Sie werden also keinen besseren Führer finden.
Frische Luft
Die Luft tritt durch ein Labyrinth von Rohrleitungen durch eine Reihe von Filtern in das Labor ein, von denen jeder mehr als 99 % der Partikel, die größer als 0,3 Mikrometer sind, aus der Luft entfernt. Nach Angaben des Laborpersonals verlässt die Luft das Gebäude sauberer als beim Ansaugen von der Straße.
Paragas steht an der Grenze, die zwei benachbarte Labors trennt - das äußere, wo sie "nur" mit sehr gefährlichen Krankheitserregern arbeiten werden, und das innere, das für die Manipulation mit den tödlichsten Krankheitserregern der Welt geeignet ist. Die Außenzone ist ein medizinisches Äquivalent eines Hochsicherheitsgefängnisses – die dritte Stufe der biologischen Sicherheit (Biosafety Level 3, BSL-3). Die Inneneinheit ist BSL-4, die vierte Ebene, dh die Zone, in der alle denkbaren Schutzmaßnahmen vorgesehen sind. Während die Beulenpest in einem Labor der Stufe 3 behandelt werden kann, können Ebola und andere Killer, gegen die noch kein Schutz gefunden wurde, nicht über Stufe 4 hinaus freigesetzt werden.
Um zum Block der vierten Ebene zu gelangen, geht Paragas durch eine Luftschleuse, die aus zwei Stahltüren besteht, und wählt einen Geheimcode, der das Magnetschloss der ersten Tür aktiviert. Gleichzeitig wird im gesamten Gebäude ein automatisches Schutzsystem aktiviert und der Luftdruck in allen Räumen verändert. Das Schutzsystem steuert den Luftstrom, indem es den Druck in der dritten Zone erhöht und in der Luftschleuse reduziert. Wenn die Paragas bereit ist, in die vierte Zone einzutreten, sorgt das System für einen Luftstrom, der von der Schleuse in die vierte Zone geleitet wird, wo der niedrigste Druck aufrechterh alten wird. Dank dieses Tricks können keine Krankheitserreger ausbrechen. Je höher das Schutzniveau des Raums ist, desto niedriger ist der Luftdruck darin. „Unsere Biosicherheit basiert auf einem Vakuum“, sagt Paragas, „durch jeden Sp alt am Rand des geschützten Bereichs wird Luft ins Innere gezogen.“
Grünes Licht leuchtet auf – das Tor ermöglicht es Ihnen, die zweite Tür zu öffnen und die Zone der vierten Ebene zu betreten. Leuchtstofflampen werden in hermetisch verschlossenen Laternen versteckt, damit sich Mikroorganismen nicht in den Ritzen verstecken können. Ihr Licht wird von den Edelstahlplatten reflektiert, die leicht zu desinfizieren sind. Die Wände sind mit einem öligen Glanz gegossen - dies ist eine Schicht Epoxidversiegelung, die auf alle Oberflächen aufgetragen wird. Steckdosen und Kabel, die durch diese Isolierung verlaufen, sind ebenfalls in Gehäusen versiegelt und mit Epoxidharz versiegelt.
Unmittelbar nach der Eröffnung des Labors auf der vierten Ebene werden dort Tierversuche beginnen. Da Primaten ähnlich wie Menschen auf diese Krankheiten reagieren, werden viele Experimente an ihnen durchgeführt. Wissenschaftler sind sich der moralischen Aspekte der Verwendung von Affen in ihren Experimenten voll bewusst, aber jeder versteht, dass die mit diesen schrecklichen Krankheiten verbundene Bedrohung keinen Raum für Experimente an den nächsten menschlichen Verwandten lässt.
Sauberes Wasser
Wasser und Desinfektionszusätze aus Waschbecken und Duschen fließen in eine 6 Tonnen schwere Klärgrube. In diesen Tanks wird unter Druck stehende Flüssigkeit auf eine Temperatur von 150 °C erhitzt, wodurch alle Lebewesen getötet werden, die nach dem Kontakt mit Desinfektionslösungen zurückbleiben könnten.
Laborleiter Peter Jarling forscht seit mehr als drei Jahrzehnten an Infektionskrankheiten, gibt aber auch heute noch zu, dass ihm die Prinzipien der Entstehung vieler Krankheiten ein Rätsel bleiben. „Tiere sterben aufgrund des Versagens aller lebenswichtigen Systeme“, sagt Jarling, „aber was ist die Ursache für diese tödlichen Ereignisse?“Auf der Suche nach einer Antwort auf diese Frage wollen die Forscher medizinische Scanner einsetzen, die in der „vierten Zone“in vier benachbarten Räumen installiert sind. In keinem bioisolierten Labor der Welt gibt es eine solche Ausrüstung.
Jedes der Geräte liefert ein eigenes Informationspaket – ein Positronen-Emissions-Scanner deckt Schäden an Geweben und inneren Organen auf, ein Magnetresonanztomograph verdeutlicht die Details im Bild des Gefäßsystems. Ein Röntgengerät erkennt Pathologien in Brust und Lunge, und Scans, die mit einem Computertomographen erh alten werden, ermöglichen die Erkennung von Hirnödemen. Und so werden all diese Geräte Bild für Bild das Gesamtbild reproduzieren, wie das hämorrhagische Ebola-Fieber einen gesunden Körper allmählich zerstört.
Gute Bewertung
Infizierte Affen gleiten in ihren Schoten in den Arbeitsbereich dieses Röntgengeräts, das erstmals für den Einsatz in einem biogesicherten Labor angepasst wurde. Die Sensoren können sich um die Tierkapsel bewegen, um 360° drehen und ein vollständiges Bild der Krankheitsentwicklung liefern.
Ingenieure von Philips Medical Systems haben diese Scanner für eine bessere Verwendung in der „vierten Zone“neu gest altet. Insbesondere die schwer abzudichtenden Hauptelektronikkomponenten werden außerhalb des Arbeitsbereichs des Labors platziert, damit sie für Reparatur- und Einstellarbeiten leicht zugänglich sind. Außerdem wurden spezielle Infrarot- und Laserschranken installiert, die die beweglichen Teile der Scanner automatisch stoppen sollen, wenn sie sich gefährlich nahe an der Grenze zwischen Arbeitsbereich und Außenwelt befinden. Die Architekten kümmerten sich auch um die Räume rund um die Scannereinheit. So wird in einem Raum mit Magnetresonanzgeräten der Boden mit Kupferblechen ausgelegt, die das Gerät vor elektromagnetischen Störungen bei Funkfrequenzen abschirmen. Dieses leistungsstarke medizinische Gerät birgt auch seine eigenen Gefahren - zum Beispiel verwendet ein Positronenemissionsscanner radioaktive Substanzen, und Elektromagnete in einem Magnetresonanzgerät sind so stark, dass sie Ringe von Fingern ziehen und Metallprothesen aus Gelenken brechen können.
Um die Situation in verschiedenen Stadien der Krankheit zu verfolgen, infizieren Wissenschaftler aus anderen Labors normalerweise mehrere Tiere gleichzeitig mit demselben Erreger und töten sie dann in regelmäßigen Abständen einzeln. Die Untersuchung von Leichen ermöglicht es Ihnen, alle Stadien der Entwicklung der Krankheit Schritt für Schritt zu reproduzieren. Die Mitarbeiter des neuen Labors können die Entwicklung der Krankheit am Beispiel nur eines Tieres verfolgen. Infolgedessen muss eine viel geringere Anzahl von Versuchspersonen geopfert werden, und die Daten, die während einer langen Untersuchung eines Tieres erh alten werden, werden viel zuverlässiger sein.
In der ersten Phase sollen Experimente nach dem Schema durchgeführt werden, wenn sich die Krankheit im Körper des Trägers frei entwickelt. Die Käfigaffen werden auf Karren vom Vivarium zum Arbeitsbereich des Labors transportiert, wo sie ihre Dosis des Virus in hoher Konzentration erh alten. Dann muss etwa eine Woche gewartet werden, damit sich das Virus entwickeln kann. Als nächstes werden Laborassistenten die Affen sedieren und sie zur Untersuchung in Scan-Geräten in spezielle Kapseln legen. Elektronikspezialisten, die außerhalb der „vierten Zone“arbeiten, können die Scanner fernsteuern, indem sie Sensoren rund um die Kapseln mit schlafenden Tieren einsetzen. Instrumente, die direkt durch Haut und Knochen blicken, identifizieren Bereiche mit reduzierter Durchblutung und reduzierter Sauerstoffkonzentration. So wird deutlich, welche der Organe in welcher Reihenfolge Opfer des Virus werden.
Wenn Wissenschaftler die allgemeinste Vorstellung von der Entwicklung der Krankheit haben, werden sie damit beginnen, die Reaktion von Tieren auf verschiedene Medikamente und medizinische Verfahren zu analysieren. Dann werden sie versuchen, Krankheiten zu gruppieren, die auf ähnliche Weise auftreten – dann können die gleichen Behandlungsmethoden bei Ausbrüchen verschiedener Krankheiten angewendet werden, und nicht, spezialisierte Impfstoffe für jede der Krankheiten zu entwickeln, die Menschen bedrohen.
Die erste Regel in jedem Krieg ist, mehr über deinen Gegner zu erfahren. Deshalb ist das neue Labor wirklich an vorderster Front im Kampf gegen unsere unsichtbaren Feinde, die auch dazu neigen, zu einer noch tödlicheren Bedrohung zu mutieren. Doch Jarling, einer der erfahrensten Virenjäger in ganz Amerika, macht sich keine Illusionen darüber, wer in diesem Duell der Stärkere ist: „Diese Ansteckung ist immer einen Schritt voraus.“
