2020-ban mindenki a saját bőrén tapasztalta meg, mennyire fontos tudományág a virológia. A világ bezárkózott, emberek milliói haltak bele egy addig ismeretlen vírusba, a tudomány pedig versenyt futott az idővel, hogy minél előbb megismerje a SARS-CoV-2-t, és minél gyorsabban vakcinát fejlesszen ellene. Pedig a tudósok akkor már évek óta figyelmeztettek arra, hogy nagy az esélye egy ilyesfajta pandémiának, sőt, a koronavírusok családja is régóta esélyes befutó volt.
Ebben az évben kezdődött a munka mai formájában a pécsi Nemzeti Virológiai Laboratóriumban. Az itt dolgozó virológusok szekvenálták először a koronavírus genomját Magyarországon, potenciálisan vírusellenes hatóanyagokat teszteltek, támogatták a hazai klinikák működését és sokszor szólaltak meg a sajtóban is, elmagyarázva a gyakran nehezen érthető tudományos kérdéseket. Később tovább tanulmányozták a SARS-szerű koronavírusokat, új vírusokat vizsgáltak nemzetközi útjaikon, és kutatják a járványok eredetét is.
A pécsi víruslabor egyebek között azért különleges, mert BSL-4-es besorolása van, amiből világszinten kevesebb mint 60 létezik. Ez Közép-Európa egyetlen olyan magas biobiztonsági szintű létesítménye, ami kizárólag kutatási célokat szolgál. A BSL-4 a legmagasabb biztonsági szint, ezt annak alapján határozzák meg, hogy milyen patogénekkel dolgoznak. Minden szintnek saját biztonsági, személyi és munkaelőírásai vannak, de eltérnek a helyszínben, az építés módjában, az anyagokban, a felépítésben, a felszerelésben, a működési módszerben és természetesen a biztonsági intézkedésekben is. Egy BSL-1-es laborban például minimális védőfelszerelésre és csupán gyakori kézmosásra van szükség, ezek általában tanulólaborok, és teljesen ártalmatlan mikroorganizmusokkal dolgoznak.
Egy BSL-4 labor ezzel szemben nagyon szigorú szabályok között működik, és dolgozhatnak benne olyan patogénekkel is, amik halálosak lehetnek, és belégzés útján is elkaphatók. Ilyen laboratórium működik egyébként Vuhanban is, ahonnan a SARS-CoV-2 származik – és a mai napig tartja magát az a valószínűtlen, de teljesen ki nem zárható elmélet, hogy innen került ki a szabadba a világjárványt elindító vírus. Pedig egy ilyen laboratóriumba már bejutni sem egyszerű, ezt tapasztalhattuk meg akkor, amikor megnéztük a frissen felújított, de még halálos patogénektől mentes nemzeti víruslabort.
A laboratóriumnak helyt adó épület most esett át teljes fizikai, kiber- és biovédelmi ráncfelvarráson, és még az indulás előtt megnézhettük, hol fognak a kutatók egyebek között az Európában honos Lloviu-vírussal kísérletezni, ami az ebola- és a Marburg-vírus távoli rokona, és a világon itt sikerült először izolálni.
„A BSL-4 labor biztonsági rendszerének két fő célja van: az egyik, hogy védje a dolgozókat, a másik pedig a környezet védelme. Ehhez olyan laborteret kell kialakítani, ahol negatív nyomás van, a levegő és hulladék megfelelően szűrt, a hulladékkezeléstől a szervizelésig minden biztonságosan történik, így például egy SARS-CoV-2 nem juthat ki onnan” – mondta Kemenesi Gábor virológus, a laboratórium igazgatója.
Az intézmény Pécsen, a Szentágothai János Kutatóközpont épületében működik. „Ez a laboratórium a világ egyik legkisebb és egyben az egyik legújabb és legmodernebb BSL-4 laborja, ami óriási előny kelet-európai kontextusban. A tervezésnél a hatékonyság és a biztonság volt a legfontosabb szempont, és más laborok is átvették az elképzeléseinket” – mondta a kutató, miközben végigvezetett minket a folyosókon. A létesítményben nemcsak mintákat vizsgálnak, hanem vírusokat is izolálnak, és nagyobb mennyiségben, tisztítva állítanak elő kísérletekhez. Ez nagyobb biológiai kockázatot jelent, mint egy egyszerű diagnosztikai minta feldolgozása, ezért indokolt a legmagasabb biztonsági szint. Összesen 27 kutató dolgozik a helyszínen, de a laboratórium országszerte 47 kutatót foglalkoztat.
„Mi itt járványtudományokkal foglalkozunk, ami egy interdiszciplináris terület, és az alapvető célja, hogy számos szakterület összefogásával hatékonyan megértse és kezelje vagy esetenként megelőzze a járványokat. Van közöttünk ökológus, orvos, állatorvos, biológus, hidrobiológus – mindenféle szakember – mondta Kemenesi Gábor. – Komplex problémákkal foglalkozunk, például a szúnyogok által terjesztett betegségekkel, új járványokkal, úgynevezett X-betegségekkel. Jelenleg négy kutatócsoport dolgozik itt, és nagyjából lefedik a teljes spektrumot.”
Az egyik kutatócsoport szúnyogokkal foglalkozik, vagyis betegségvektorokkal és betegségökológiával. Idetartozik minden, ami a klímaváltozással, a környezeti faktorokkal és a betegségeket terjesztő ízeltlábúakhoz kapcsolódó komplex kérdéskörrel foglalkozik. Egy másik a járványvédelmi kutatócsoport, ami inkább terepi jellegű, úgynevezett terepvirológiában jártas csapat. A kutatók mobil laborokkal járják a járványok frontvonalát, gyorsteszteket fejlesztenek és kutatnak, és kutatják az X-betegséget, ami a következő súlyos járvány okozója lehet.
Ez a kutatócsoport többnyire nem a felújított laboratóriumban, hanem terepen dolgozik, például Afrikában vagy Dél-Ázsiában. Ez néha erre a célra közvetlenül létrehozott terepre fejlesztett BSL-3-as konténerlaboratóriumot, néha egy sima sátrat jelent, de legtöbbször a kettő közötti mobil megoldást.
„A járványoknál kulcsfontosságú, hogy a lehető legkorábbi pillanatban ismerjük fel őket. Jelenleg olyan tesztek fejlesztésén dolgozunk, amik hipermodern eljárásokat integrálnak klasszikus gyorstesztekbe. Nagy kihívás, hogy hogyan nyúljunk egy halálos vírushoz terepen úgy, hogy az ne legyen halálos. Hogyan inaktiváljuk, ártalmatlanítsuk úgy, hogy még alkalmas legyen a kutatáshoz? A Nipah-vírusnál például inkább ez a fontos most, a járvány frontvonalára próbálunk vinni megoldásokat, hogy hamarabb, jobban lehessen azt visszaszorítani” – mondta Kemenesi Gábor. „Ezek olyan országok, amelyekben nem épül klinika és oltóközpont, ahol meg tudják oldani a problémát. Ki kell menni sátorral, és helyben foglalkozni vele. Ez a nagy rákfenéje a járványoknak, hogy a legtöbb olyan helyen, mint Közép-Afrika vagy Ázsia, nem mostanában fognak modern központokat építeni.”
A másik két csoport a BSL-4-es laborhoz kötődik: van egy hatóanyag-vizsgálati és egy vírus–gazda kölcsönhatásokat kutató csoport. A fő irány az, hogy olyan molekulákat azonosítsanak, amik nemcsak egy vírusra, hanem teljes víruscsaládra hatásosak. „Ezt úgy szoktam mondani, hogy a vírusok Achilles-sarkát próbáljuk megtalálni. Meglepő módon nagyon különböző vírusoknál is vannak közös támadási pontok. A Covid-19 idején például több mint ezer hatóanyagot teszteltünk. Ez óriási munka. Vagy brutális mennyiséget tesztelünk, vagy úgy gondolkodunk, hogy egyetlen lövéssel több vírust célzunk – mi inkább a második megközelítést választottuk.”
BSL-4 labor a Nemzeti Virológiai Laboratóriumban
Fotó: Bődey János / Telex
A pécsi víruslabor többek között azért igazán különleges, mert BSL-4-es besorolása van, amiből világszinten kevesebb, mint 60 van, és máig ez Közép-Európa egyetlen olyan magas biobiztonsági létesítménye, ami kizárólag kutatási célokat szolgál.
A pécsi víruslabor többek között azért igazán különleges, mert BSL-4-es besorolása van, amiből világszinten kevesebb, mint 60 van, és máig ez Közép-Európa egyetlen olyan magas biobiztonsági létesítménye, ami kizárólag kutatási célokat szolgál.
Fotó: Bődey János / Telex
A kutató azt mondta: ami igazán különlegessé teszi a laboratóriumot a BSL-4 laborok között, az a Lloviu-vírus kutatása. „A világon kevesebb mint hatvan aktív BSL-4-es labor van, nagy a verseny, és kevés a vizsgálható kórokozó. Ha egy új labor elkezd a krími–kongói vírussal foglalkozni, addigra már több másik is dolgozik rajta. Mi viszont egy új vírussal jelentünk meg, és ezzel tudunk betörni a nemzetközi mezőnybe.
A kutatásunk lényege az volt, hogy megértsük, mire képes a vírus, és ha veszélyes, tudunk-e ellene védekezni. 2018-ban izoláltuk, azóta folyamatosan vizsgáljuk. Most annyit tudunk, hogy egy ebolaszerű vírusról beszélünk, ami valószínűleg képes megfertőzni az embert, de nem okoz betegséget. A filovírusok családjába tartozik, és talán a legkülönlegesebb ismert tagja. Emiatt komoly terápiás kutatások indultak el körülötte, például olyan vakcinák fejlesztése, amik több ebolaváltozat vagy akár az ebola és a Marburg ellen is működhetnek” – mondta a kutató.
A vírus először 2003 körül bukkant fel, és azóta sokat változott. „Azt is vizsgáljuk, hogy változik-e olyan irányba, ami növelheti a kockázatát – mondta Kemenesi Gábor. – Ez tipikus X-betegség-kutatás: évtizedes munka, rengeteg kérdéssel, de nagyon izgalmas, mert a válaszok gyógyszerekhez és vakcinákhoz vezethetnek vagy éppen az afrikai rokon vírusok mélyebb megértéséhez.”
BSL-4 laboratórium révén a fő munkaterületig többkörös biztonsági intézkedésen keresztül, bonyolult útvonalon jutunk el. A korlátozott hozzáférésű területen először egy kétoldali autoklávval találkozunk, ami tulajdonképpen egy gőzsterilizátor, nyomás alatt 130 fokos gőzzel fertőtlenít mindent, amit beleraknak. Az autokláv egyik fele a laboratóriumba, a másik a folyosóra nyílik, és gyakorlatilag ez az egyetlen csatorna, amin keresztül a laborból bármi kikerül. „Ez a folyamat biztosítja, hogy semmilyen kórokozó ne juthasson ki, még akkor sem, ha valami jelentéktelenebb dolog elromlik. Minden eszköz az autoklávból sterilizálva kerül ki, semmit nem hozunk ki kézzel, csak nagyon speciális esetekben, például kontrollminták küldésekor, de akkor is inaktiválási protokollt alkalmazunk, és így a nukleinsav már nem fertőző, és biztonságosan szállítható. A labor életét a negatív nyomás fenntartása és a szigorú biztonsági protokollok határozzák meg. A védőruhák, a beléptetés, a szkafanderek, a hozzáférés szintjei és a biometrikus azonosítás mind a védelmet szolgálják. A munkát évek óta képzésekkel és szimulációkkal a tűzoltóknak és a katasztrófavédelmi személyzetnek is bemutatjuk.”
A biztonság már csak azért is kulcsfontosságú, mert a laboratórium épülete Pécs egyetemvárosban található, szemben vele a Szívgyógyászati Klinika, mellette egy kollégium, mögötte lakóházak. Kemenesi Gábor azt mondta, különös figyelmet fordítanak a kommunikációra, a pécsiek számára rendszeresen jelennek meg helyi újságokban, televízióban és évente rendeznek nyílt napokat. Reméli, hogy a pécsi virológusok megszolgálták, és a jövőben is megszolgálhatják majd a bizalmat.
A laborban minden eszközt, minden ajtót és rendszert folyamatosan monitoroznak, és a labor minden részét többszörös biztosítórendszer tartja felügyelet alatt, például szünetmentes tápegységek és egy ráépülő dízelgenerátor gondoskodnak az áramellátásról. A rendszereket minden hónapban tesztelik. Az egyik külső laborban a dolgozók számítógépen figyelik a helyiségeket és a rendszereket.
Az épület biztonsági rendszerének kivitelezése különösen nehéz volt, mert Európában gyakorlatilag nincs olyan cég, ami BSL-4 laborok építésére szakosodott volna. Éppen ezért az intézetnek olyan vállalatokkal kellett dolgoznia, amik korábban gyógyszeripari tiszta tereket alakítottak ki – csakhogy ott a cél a teljesen steril tér létrehozása volt, vagyis bevinni nem szabad semmit, itt viszont az a lényeg, hogy a laborból ki ne kerülhessen semmi, és egy potenciálisan veszélyes, szennyezett teret kell minden körülmények között elszigetelni és szűrni.
„Elméletben a labor levegője normál működés mellett nem jelentene veszélyt, mert a munkát a kutatók elszívófülkében végzik, lamináris légáramlás mellett, ahol a pipettázás során keletkező aeroszolok azonnal szűrőkön haladnak át. A biztonsági rendszer azonban mindig abból indul ki, hogy »mi van, ha«: mi történik, ha valaki elejt egy mintát, ha eltörik egy cső, vagy a megszokottnál nagyobb anyag kerül a levegőbe?” – mondta Kemenesi Gábor.
A labor dolgozóinak első számú védővonala természetesen a szkafander, amit sokkal nehezebb beszerezni, mint az ember gondolná. Kemenesi Gábor elmondta, hogy három gyártó van a világon, ami egyáltalán készít ilyeneket, egy ruha ára pedig 1,8 millió forint. „Nagyjából egy évig használunk egyet. A szkafanderek karbantartása és ellenőrzése is folyamatos: a vizuális ellenőrzés az alapvető sérülésekre, és kéthetente-havonta nyomásteszt biztosítja, hogy a túlnyomásos rendszer megmaradjon, és a labor légterébe és onnan ki ne jusson semmi.”
Egy ilyen szkafanderben létezni sem egyszerű: csak a felvétele jó öt-tíz perces folyamat, felállni, leülni, mozdulni is nehéz benne. A frissen beöltözött virológusok kettesével mennek be a laboratórium belső részére, hogy egymást ellenőrizhessék, illetve segíthessenek, ha valami baj történik.
A laborban dolgozók rendszeres biobiztonsági tréningeken vesznek részt, amit meghatározott havi óraszámban kell teljesíteniük. „Mielőtt valaki belépne a négyes laborba, a tréninglaborban gyakorolja a protokollokat. Bár a pipettázás rutinmunka, a biztonsági lépések pontos sorrendjét folyamatosan frissen kell tartani. Maga a munka nem feltétlenül bonyolult, inkább rendkívüli körültekintést igényel, és emiatt lassabb is. Ami egy hagyományos laborban egy óra, itt akár háromszor annyi időt vehet igénybe” – mondta Kemenesi Gábor.
Berendezéseit tekintve egyébként nem látszik a pécsi laboron, hogy BSL-4-es besorolású: sztenderd műszerekkel és felszerelésekkel dolgoznak benn a kutatók, a napjaikat nagyrészt sejttenyészetek kezelésével, mérésekkel és adatgyűjtéssel töltik, és állatkísérleteket is végeznek, bár ezekben egyre inkább próbálják organoidokra és 3D sejttenyészetekre cserélni az állatokat. „Bár kívülről látványosnak tűnik a munka, a valóságban sok türelmet igénylő, precíz laboratóriumi rutinról van szó” – mondta Kemenesi.
A laborba bejutni is problémás, de kijutni még inkább az: itt egyirányú rendszer működik, több légzsilippel és egy fertőtlenítő zuhannyal – utóbbiban a szkafander külső felületét fertőtlenítős vízzel mossák le, hogy semmilyen anyag ne kerülhessen ki a védett területről. A rendszert úgy alakították ki, hogy egyszerre több ember elhagyhassa a helyet; négyen tudják egyszerre zuhanyoztatni a szkafanderüket. A laborban az autokláv sterilizálja az eszközöket, a biológiai mintákat mínusz 80 fokon vagy még ennél is alacsonyabb hőmérsékleten tárolják, mert így jelentősen lassul a biológiai bomlás.
Az épület egyik új fejlesztésével hamarosan megszületik az ország első ACL-3 besorolású vektor-kompetencia laboratóriuma is. Az ACL az Arthropod Containment Level rövidítése, ami egy biztonsági besorolás, hasonlóan a BSL-hez, és ugyanúgy 4-es szintig lehet felmenni benne.
Az ACL-3-as biztonsági szintet a BSL-3 szintű kórokozókat hordozó vektorok, vagyis hordozó- és terjesztőrovarok esetében alkalmazzák, korlátozott hozzáféréssel és speciálisan kialakított rovarlaborokkal. Megnézhettük a szúnyogkamrát, ami gyakorlatilag egy nagy fémdoboz, amiben a pécsi kutatók tenyésztik a különböző szúnyogfajokat, hogy aztán vizsgálhassák őket.
„Ebben a kamrában a hőmérsékletet, a párát és a fényintenzitást úgy szabályozzuk, hogy a szúnyogoknak megfelelő legyen. Most például ázsiai tigrisszúnyogok vannak bent, amik melegebb és párásabb környezetet igényelnek” – mondta Kurucz Kornélia, a laboratórium vezetője.
A projekt célja egy határon átnyúló Szúnyogkontroll-központ létrehozása, ami magyar–horvát együttműködés keretében valósul meg, és a szúnyogok által terjesztett betegségek elleni fenntartható, tudományosan megalapozott védekezést szolgálja. A klímaváltozás miatt az elmúlt években egész Európában, így itthon is megjelentek inváziós szúnyogfajok, amik egzotikus kórokozókat – például dengue-, zika- vagy chikungunyavírust – is képesek terjeszteni. Az enyhébb telek és az átlaghőmérséklet emelkedése miatt növekszik a kockázata annak, hogy ezek a szúnyogok egyre szélesebb körben megtelepednek, illetve újabb betegségek is megjelennek. Többek között ezek kutatása zajlik majd a szúnyoglaborban.
„Első lépésben fenntartjuk és szaporítjuk a szúnyogokat, hogy saját laboratóriumi kolóniánk legyen. Mivel a természetből jöttek, először szaporítjuk őket, majd a szülőszúnyogokat teszteljük, hogy hordoznak-e kórokozót. Csak ellenőrzött, ismert hátterű kolóniával dolgozunk tovább – mondta Kurucz Kornélia. – Tulajdonképpen ez a szúnyoghotelünk, vagy szúnyoggyárunk. Egyetlen párból több ezer utód lehet, amiket fenntarthatunk a kísérletekhez.”
Arthropod Containment Level 3 - rovarlabor
Fotó: Bődey János / Telex
Az épület egyik új fejlesztésével hamarosan megszületik az ország első ACL-3 besorolású vektor-kompetencia laboratóriuma is. Az ACL-3-as biztonsági szintet a BSL-3 szintű kórokozókat hordozó vektorok, vagyis hordozó- és terjesztőrovarok esetében alkalmazzák, korlátozott hozzáféréssel és speciálisan kialakított rovarlaborokkal.
Az épület egyik új fejlesztésével hamarosan megszületik az ország első ACL-3 besorolású vektor-kompetencia laboratóriuma is. Az ACL-3-as biztonsági szintet a BSL-3 szintű kórokozókat hordozó vektorok, vagyis hordozó- és terjesztőrovarok esetében alkalmazzák, korlátozott hozzáféréssel és speciálisan kialakított rovarlaborokkal.
Fotó: Bődey János / Telex
A közelmúltban például elkezdődött egy mikroműanyagokkal kapcsolatos kísérlet, aminek során mikroműanyagot tettek a lárvák vizébe, és azt vizsgálták, hogy felveszik-e, hogyan hat az emésztésükre, a túlélésükre és arra, hogy mennyire képesek terjeszteni a kórokozókat. Ez még kevéssé kutatott terület, és egyes elméletek szerint a mikroműanyag növelheti a kórokozó-átadó képességet, mások szerint épp hogy csökkentheti, mert megköti a vírusokat. „Most még csak egy kamránk van, de hamarosan egy teljes labor lesz több kamrával és több fajjal” – mondta a kutató.
A szúnyogokkal foglalkozó tudósok célja egyébként az, hogy közvetlenül a régiót szolgálják ki: hogy meg tudják mondani azt, hogy Pécsen, Budapesten, Újvidéken vagy Bukarestben mennyi az esély arra, hogy az ottani szúnyogkolónia például a chikungunyavírust tudja terjeszteni.
A szúnyogok vizsgálata elsőre apró, helyi kutatásnak tűnhet, valójában viszont jól mutatja, hogyan működik a modern járványfigyelés. A laborban végzett munka nagy része megelőzés: adatgyűjtés, monitorozás, folyamatos ellenőrzés. Olyan folyamatok, amiknek akkor van igazán jelentőségük, amikor semmi különös nem történik. A virológia sajátossága, hogy a legnagyobb sikerei általában észrevétlenek maradnak: azok a járványok, amik végül nem történnek meg. A pécsi kutatók munkája is erről szól – felkészülni valamire, amiről még nem tudjuk, mikor és milyen formában érkezik.
