О том, как устроены лаборатории BSL-4, предназначенные для работы с самыми опасными патогенами, рассказал «Известиям» член-корреспондент РАН, заведующий лабораторией биотехнологии и вирусологии НГУ Сергей Нетесов.
Класс безопасности
— В последнее время в США сообщают о строительстве все новых лабораторий уровня BSL-4. Это места, где разрешено работать с самыми заразными патогенами. Зачем их нужно так много?
— Действительно, в Соединенных Штатах больше десятка BSL-4. Но и у нас их немало. Просто они называются несколько по-другому. В Советском Союзе было шесть противочумных институтов и 20 противочумных станций. BSL-4 лаборатория — это фактически тоже противочумная станция, только она оборудована всеми современными инженерными системами для безопасной работы с патогенами как для персонала, так и для окружающей среды. Противочумных институтов, по-моему, в России так шесть и осталось, включая ГНЦ прикладной микробиологии и биотехнологии в Оболенске. А станций стало меньше, по-моему, 15, поскольку часть таких станций в СССР была расположена в бывших республиках Союза. Но в этих республиках, теперь странах, они остались: в Азербайджане, в Армении, в Казахстане, в Кыргызстане, на Украине. Все они были нужны для расследования случаев необычных и особо опасных заболеваний. Такие заболевания до сих пор у нас и в бывших союзных республиках случаются. В Казахстане это конго-крымская геморрагическая лихорадка, которой в год бывает до 20 случаев, чума, сибирская язва и некоторые другие. А расследовать случаи и вспышки этих инфекций надо в биозащищенной лаборатории. Для этого станции и нужны.
— Наши BSL-4 лаборатории похожи на американские?
— Принципиальная схема любой автомашины — это кузов и четыре колеса, а начинку можно сделать любой. Поэтому наши и американские лаборатории BSL-4 уровня похожи. Но советская инженерная мысль работала чуть по-другому, и в ряде случаев строже были стандарты безопасности в России, хотя сейчас все выровнялось.
— Что собой представляют эти противочумные станции? Там «чистые комнаты»?
— Это как бы «чистые комнаты» наоборот. Потому что для производства лекарств нужны «чистые комнаты» для процессов и аппаратов, а в лабораториях биобезопасности «чистая комната» — это окружающая среда, которую надо защитить от попадания патогенов. Так называемые кабинеты биобезопасности первично были придуманы для микроэлектронной промышленности. Когда микросхемы собирали, нужно, чтобы не было пыли вообще. Потом, в 1970-е годы, эти кабинеты додумались использовать для микробиологии, и сразу эксперименты стали намного более воспроизводимыми. Сейчас такой кабинет — это обычный элемент любой, даже не какой-то опасной микробиологической лаборатории.
— Это вентиляция сверху вниз, пониженное давление?
— Да. Сейчас по похожему принципу переоборудуются даже обычные хирургические операционные. У нас в Новосибирске их несколько штук, в том числе и в наукограде Кольцово. Система вентиляции устроена так: входящий воздух фильтруется через бактериальные фильтры, и ламинарный безмикробный поток обтекает стол с оперируемым. Выходные отверстия для воздуха — в полу. Таким образом более чем на 40% можно уменьшить число инфекционных осложнений после хирургии.
— Так сколько сейчас в Америке BSL-4 лабораторий?
— Больше 30 BSL-3 и BSL-4, они есть почти в половине штатов. Потому что там встречаются опасные инфекции.
— В 2016-ом году журнал Nature сообщал, что Китай собирается построить еще семь лабораторий BSL-4.
— И правильно делают. Раньше у них были похожие на наши противочумные станции, которые брали пробы у людей, зараженных непонятными патогенами. Только они не были оборудованы так, как надо, и, судя по всему, были лабораторные аварии. Сейчас же они повысили в этих лабораториях уровни биобезопасности, и аварий стало намного меньше.
Секретные места
— Лаборатории такого плана всегда засекречены и полностью закрыты для иностранных специалистов?
— По-разному бывает. Я могу поделиться примером, который всему миру подала Франция. Они решили у себя построить первую такую лабораторию в начале 1990-х годов. И сделали проект в чисто французском стиле: стекло и бетон, футуристический дизайн. Ее разместили в Лионе, так как там раньше работал Луи Пастер. Фонд Мерье частично финансировал строительство этой лаборатории. Так вот: они ее построили, оборудовали и пригласили перед запуском десятка полтора международных экспертов, чтобы те оценили еще не работающие помещения на предмет недостатков.
— Вы туда поехали от России?
— Да. Они еще и время подгадали. В начале декабря есть праздник в Лионе, который приурочен к окончанию одной из средневековых эпидемий чумы. Местные жители помолились какой-то своей святой, и эпидемия закончилась. Народ безудержно веселится, одевается в ведьм, носит разные средневековые маски. В это время французы и пригласили экспертов посетить лабораторию, которую они планировали запустить через год. Мы описали им все недостатки, и я тоже нашел несколько. Через год они пригласили нас уже на официальное открытие, но я поехать не смог. Лаборатория успешно работает уже более 20 лет, и к ней нет претензий у международных сообществ по биобезопасности.
— То есть, они вам все показали и ничего не скрыли?
— Да. Она была полностью открыта, так как работ еще не было. Мы осмотрели все комнаты. Правда, все-таки была одна закрытая дверь.
— И что же за ней было?
— Один американец настоял, чтобы ее открыли. Оказалось, что там стояли щетки уборщицы.
В этой лаборатории работает сейчас мой бывший аспирант, а теперь он — один из ведущих ученых Франции по изучению филовирусов. В ней три научных подразделения и одно инженерное. Они, судя по всему, выполняют некоторые оборонные контракты, но исключительно вакцинные и диагностические.
— В скольких лабораториях такого уровня вы были?
— Я был в некоторых самых легендарных: в Портон-Дауне (Великобритания) и Форт-Детрике (США). В Великобритании уже много десятилетий работает эта самая крутая армейская лаборатория, в которой есть и гражданские подразделения. Называется этот комплекс Центром прикладной микробиологии — Centre for Applied Microbiology. Я их работы знаю со времен СССР. Это одна из самых главных лабораторий мира по изучению и борьбе с особо опасными инфекциями. Они собирали туда пробы со всех необычных инфекционных вспышек и их исследовали. До сих пор этим занимаются.
— Форт-Детрик, с вашей точки зрения, слабее?
— Они примерно одинаковые, просто Портон-Даун старше, он возник чуть ли не в XIX веке. Там больше коллекция. А Форт-Детрик сформировался во время Второй мировой войны, потому что были очень большие подозрения, что немцы готовят программу биологического оружия.
— Так в Портон-Дауне хранят коллекции с XIX века?
— В том числе, наверное, и с тех времен. Музейная коллекция там очень крупная. Я там был часа два вместе с бывшим директором «Вектора» Ильей Геннадьевичем Дроздовым. Мы проходили по чистому коридору, но там были небольшие бронебойные окна в рабочие боксы.
— Что-то было для вас удивительным при посещении Портон-Дауна?
— Что мы вообще туда попали. Это был незаурядный политический жест с стороны Великобритании. 2007 год, когда «Вектор» готовился стать сотрудничающим центром ВОЗ по гриппу.
— Почему они вдруг пустили вас?
— Я был лично знаком уже пять лет с руководителем службы биологической безопасности Портон-Дайна Хизер Шили, которая отвечала за всё: фильтры, вентиляцию, обработку жидких стоков и твердых отходов, все правила биобезопасности там. Мы встречались на нескольких конференциях с ней до этого, очень грамотный специалист. Еще поспособствовало этому и то, что она приезжала в составе комиссии ВОЗ на сертификацию корпуса «Вектора», в котором сотрудники работали с вирусом натуральной оспы.
— И она вас просто пригласила?
— Визит в Великобританию, в лабораторию в Милл Хилл, один из главных сотрудничающих центров ВОЗ по гриппу на окраине Лондона, готовился в рамках создания будущего центра Всемирной организации здравоохранения по гриппу. Он готовился долго — целый год. Организаторы визита вдруг написали: «Что бы вы еще хотели посетить?». Я ответил: «Портон-Даун». Написал просто, почти как вызов. Они месяц молчали и, когда мы уже были в Лондоне, согласовали.
— Сколько по времени длилось посещение этой лаборатории?
— Мы там провели час, максимум полтора.
— В «биографии» Портон-Дауна наверняка были утечки?
— Да, с комплексом зданий там, не с лабораторией минобороны, связана известная история со вспышкой заболевания скота вирусом ящура. Сначала думали, что это биотерроризм. Потом оказалось, что на этой самой площадке, где мы были, кроме армейского центра расположено еще подразделение минздрава и министерства сельского хозяйства Великобритании, занимающееся исследованием патогенов. Кроме того, там располагалась фирма, которая производит вакцину против ящура. Англия — страна теплая, намного теплее средней полосы России. Они для экономии заразные отходы из всех зданий собирали в одном и там дезактивировали. Трубы между зданиями почти за 30 лет проржавели, и стоки с недоинактивированным вирусом ящура выливались некоторое время в землю. А потом были очень сильные дожди, залило это место довольно сильно, поднялись грунтовые воды, и вирус оказался на дороге. Колесами машин его разнесли по окрестностям, и таким образом и возникла вспышка ящура. Англия потеряла на этом деле, наверное, сотни миллионов фунтов стерлингов. Это была лабораторная утечка.
«В этом режиме убивается всё живое»
— Я знаю, что в «Векторе» отходы сливают из каждого здания в отдельный резервуар и удаляют прямо там.
— Да. На всякий случай российские инженеры сделали так, что в каждом корпусе «Вектора» стоит установка инактивации и стерилизации стоков. Там никаких труб под землей нет. В помещении труба идет по грязной зоне, потом попадает в другую грязную зону, где стоит инактиватор. Инактивация двойная: сначала добавляют химический агент, и далее эта субстанция нагревается до 130 °C в течение 40 минут.
— Это кипящая вода?
— Это перегретая вода под давлением. Так как там несколько атмосфер давления, то это вода, а не пар. В этом режиме убивается всё живое, даже споры. После инцидента с ящуром в Англии систему стоков сделали такой же — в каждом здании.
— А в Форт-Детрике вы бывали?
— Два раза. Один раз нас просто повезли — экскурсию сделали. Выдали буклетик, в котором краткая история рассказана, как это был сначала госпиталь, который потом превратили в лабораторию и дальше уже в институт. А во второй раз я уже знал, что мне стоит посмотреть. У них был корпус до подписания Конвенции о биологическом оружии, в котором в больших масштабах исследовали бациллу сибирской язвы. Для этой бациллы характерно то, что ее споры живут в почве до 150 лет и их очень трудно убить. Когда они конвенцию подписали, это здание попытались разобрать, но выяснилось, что споры проникли вглубь кирпича и поэтому каждый кирпич надо пропускать через термоустановку. Это очень дорого, правительство на это деньги сразу не дало. Это были 1972–1973 годы. В общем, всё это стояло до 1990-х годов в полуразобранном виде, было огорожено колючей проволокой. Это было здание, из которого вынут весь металл, все ферментеры и прочее, но к нему не прикасались. Я хотел на него посмотреть.
— Это их первый корпус, где работали с опасными патогенами?
— Нет. Самая первая лаборатория BSL-4 у них была сделана как космический корабль. В нем было несколько оболочек, между всеми можно было пропускать либо пар перегретый, либо какой-то инактивант, чтобы защищаться максимально. Работали там в таких же костюмах-скафандрах, как и сейчас работают с такими патогенами. Мне захотелось посмотреть на этот шар, и нас к нему привезли. Он там стоял страшно ржавый.
— Он большой?
— Большой, диаметром 15–20 м.
— И там есть прямой пол?
— Есть пол, есть возможность для обработки скафандров, есть возможность их сменить. Это был самый первый их эксперимент, но они работали в этом шаре недолго — лет пять, потому что выяснилось, что по лестнице туда залезать очень неудобно и вообще конструкция неправильная. Следующая конструкция стала классической, ее основные принципы приняты и у нас. Лаборатория для самых опасных патогенов — это здание в здании. Во внутреннем здании есть свои окна, но они, как правило, бронебойные и двойные-тройные. И это внутренне здание и есть грязная зона, где с патогенами и работают. Чистая зона — наружная часть. Сейчас так все в мире и строят.
— Сколько зданий в комплексе «Вектора», которые предназначены для работы с самыми опасными патогенами?
— Я там не работаю уже пятый год, но на момент моего ухода их было два. Одно из них, где с вирусом оспы работают, как правило, один-два раза в год посещает международная комиссия.
— Оспа хранится в каком-то специальном боксе?
— В морозильных камерах, но очень надежных. На них стоит куча датчиков, чтобы знать, если вдруг что-то сломается. Сами эти корпуса оборудованы так, что в них электричество может пропасть только на секунды. Подведены три источника электроснабжения, поэтому разморозки холодильников случиться не может. Система электроснабжения такая же, как на атомных электростанциях. Работают только вакцинированные люди, в скафандрах, все возможные источники заражения ликвидируются, дезифектантов в избытке. В любой комнате, где работают с патогенами, стоит минимум три телекамеры, все записывается и хранится годами. Если вы работали в скафандре, то он с вами в чистую зону не уйдет, будет обработан внутри. А вы пройдете через душ- причем не просто через душ, а через два душа: один с дезинфектантом, второй уже нормальный.
— Были ли вы в Уханьской лаборатории?
— Я в Китае нигде не был.
— Но, как я понимаю, вирусологи общаются между собой, поэтому у вас есть представление о безопасности в ней?
— Какое-то представление есть, конечно. Мне говорили те, кто в ней побывал, что в начале работ лаборатории там недостатки были. Я расскажу некоторые вещи, которые знаю достоверно. В BSL-4 лабораториях запрещены плинтусы. Там делается наливной пол и закругленный переход от пола к стенам, чтобы не было пыли и щелей. Так вот в Уханьском институте часть помещений были, судя по всему, отделаны не так. А это грубое нарушение, потому что может туда попасть патоген. Вы же целую комнату не можете подвергнуть обработке 124°C 40 минут?
— То есть, с вашей точки зрения, вероятность утечки оттуда была?
— Выше я вам рассказал о том, как французы запускали свою BSL-4 лабораторию. Они пригласили специалистов со всего света, собрали экспертные мнения. Исправили все замечания и запустились только через год. Китайцы тоже вроде бы позвали международную группу экспертов, которая обнаружила у них немало недостатков, но запустили работу в корпусе этом они почти сразу, причем до этого визита. Правда, потом вроде бы эти недостатки исправили и на время исправления работы прекратили, так что, судя по всему, был там период, когда безопасность была не на высшем уровне. Но этот процесс исправления был до 2019 года, насколько я знаю.
