Горячая зона: лаборатория инфекционных заболеваний
Снаружи объединенный исследовательский блок в Форт-Детрике, штат Мэриленд, выглядит совсем не угрожающе. В архитектуре скромного трехэтажного здания из стекла и камня чувствуется рука мастера, знакомого с тем, как связана освещенность рабочего места с производительностью труда. Мягкие кожаные кресла во внутреннем крытом дворике располагают к спокойной медитации. Здесь же планируется устроить кафетерий — так решено в Национальном институте аллергии и инфекционных заболеваний, которому подчиняется этот лабораторный комплекс.
Сейчас строительство этого здания, обошедшегося в $105 млн, подходит к концу, и внутри него уже смонтирована лаборатория, представляющая собой помещение в 1000 м², загерметизированное не хуже подводной лодки. Уже будущей весной тридцать ученых, надев защитные гермокостюмы и шлемы, займутся в этих комнатах новаторскими исследованиями, пытаясь понять, как возбудители смертельных инфекций убивают те организмы, в которых им удается поселиться.
К числу самых ужасных заболеваний, вызываемых вирусами, можно отнести геморрагические лихорадки Марбург и Эбола. Дней семь после момента заражения пациенты испытывают легкое недомогание, как при обычной простуде, но затем вирус начинает бешено размножаться, разрушая стенки капилляров, из-за чего у больного кровь сочится через кожу, изо рта, глаз и ушей. Внутренние органы превращаются в бесформенную кровавую массу. Некоторые из таких вирусов убивают до 90% заразившихся, а передаются они воздушно-капельным путем, при кашле и чихании.
Ученым до сих пор непонятно, как развиваются эти смертельно опасные заболевания, которые даже на их родине — в Африке — встречаются очень редко. Во всем мире имеется лишь небольшая горстка лабораторий, достаточно оборудованных для экспериментов с этими крайне заразными патогенами, и ни в одной из этих лабораторий нет такой изощренной диагностической аппаратуры, как в IRF. Новые знания, которые будут получены в этой лаборатории, возможно, позволят даже при самом трагическом повороте событий не допустить превращения вспышки заболевания в крупномасштабную эпидемию.
Журналистов в это заведение лучше пускать сейчас, когда оно еще не работает, то есть пока сюда еще не завезли образцы смертельно опасных микроорганизмов. «Это вообще единственно возможное время», — говорит Джейсон Парагас, 37-летний замдиректора лаборатории по научным вопросам, один из 30 сотрудников, которые скоро будут работать в этой строго изолированной лаборатории. Почти три года он отдавал все свои силы ее созданию, так что лучшего экскурсовода не найти.
Парагас стоит на границе, разделяющей две смежные лаборатории — внешнюю, где будут работать с «просто» весьма опасными возбудителями, и внутреннюю, приспособленную под манипуляции с самыми смертельными патогенами мира. Внешняя зона представляет собой медицинский аналог тюрьмы строгого режима — третий уровень биологической безопасности (Biosafety Level 3, BSL-3). Внутренний блок — это BSL-4, четвертый уровень, то есть зона, где обеспечены все мыслимые меры защиты. Если с бубонной чумой можно работать в лаборатории третьего уровня, то лихорадку Эбола и других убийц, против которых пока не найдено защиты, нельзя выпускать за пределы четвертого уровня.
Чтобы попасть в блок четвертого уровня, Парагас проходит через воздушный шлюз, образованный двумя стальными дверьми, и набирает секретный код, от которого срабатывает магнитный замок первой двери. Одновременно по всему зданию включается автоматическая система защиты, и во всех помещениях изменяется давление воздуха. Система защиты управляет воздушными потоками, повышая давление в третьей зоне и снижая в воздушном шлюзе. Когда Парагас будет готов войти в четвертую зону, система обеспечит воздушный поток, направленный из шлюза в четвертую зону, где поддерживается самое низкое давление. Благодаря этой хитрости патогенные организмы не смогут вырваться наружу. Чем выше уровень защиты помещения, тем ниже в нем давление воздуха. «Наша биозащита построена на вакууме, — говорит Парагас, — через любую брешь на границе защищенной зоны воздух будет втягиваться во внутреннее пространство».
Загорается зеленая лампочка — шлюз разрешает открыть вторую дверь и вступить в зону четвертого уровня. Люминесцентные лампы скрыты в герметичных фонарях, чтобы в щелях не могли спрятаться микроорганизмы. Их свет отражается от панелей из нержавеющей стали, которые будет легко дезинфицировать. Стены отливают маслянистым блеском — это слой эпоксидного герметика, нанесенного на все поверхности. Электророзетки и разводка, проходящая сквозь эту изоляцию, также уложены в герметичные кожухи и наглухо залиты эпоксидкой.
Сразу после запуска в эксплуатацию лаборатории на четвертом уровне в ней начнутся опыты на животных. Поскольку приматы реагируют на эти заболевания примерно так же, как и люди, многие эксперименты будут проводиться именно на них. Ученые вполне сознают моральные аспекты использования обезьян в своих опытах, однако всем понятно, что угроза, связанная с этими страшными болезнями, не оставляет возможностей обойтись без экспериментов на ближайших родственниках человека.
Директор лаборатории Питер Джарлинг более трех десятилетий занимается исследованием инфекционных заболеваний, но и сейчас признает, что принципы развития многих болезней остаются для него тайной. «Животные погибают из-за отказа всех систем жизнедеятельности, — говорит Джарлинг, — но что является причиной этих фатальных событий?» В поисках ответа на этот вопрос исследователи намерены использовать медицинские сканеры, которые установлены в «четвертой зоне» в четырех смежных комнатах. Такого оборудования нет ни в одной биоизолированной лаборатории мира.
Каждый из аппаратов выдает свой пакет информации — позитронно-эмисионный сканер выявляет повреждения тканей и внутренних органов, магнитно-резонансный томограф проясняет детали в картине сосудистой системы. Рентгеновский аппарат выявляет патологию в грудной клетке и в легких, а сканы, полученные на компьютерном томографе, позволят выявлять отеки мозга. И так, кадр за кадром, все эти приборы будут воспроизводить общую и полную картину того, как геморрагическая лихорадка Эбола постепенно разрушает здоровый организм.
Инженеры из компании Philips Medical Systems доработали эти сканеры для более удобного использования в «четвертой зоне». В частности, основные электронные компоненты, которые сложно загерметизировать, вынесены за пределы рабочей зоны лаборатории, так что они легко доступны для ремонтных и наладочных работ. Кроме того, установлены специальные инфракрасные и лазерные барьеры, которые должны автоматически останавливать движущиеся детали сканеров, когда они оказываются в опасной близости к границе между рабочей зоной и внешним миром. Архитекторы позаботились и о комнатах, окружающих блок сканеров. Так, в комнате с магнитно-резонансной аппаратурой пол выстелен листами меди, которые экранируют прибор от электромагнитных наводок на радиочастотах. В этой мощной медицинской аппаратуре кроются и свои собственные опасности — например, в позитронно-эмиссионном сканере используются радиоактивные вещества, а в магнитно-резонансном аппарате электромагниты столь сильны, что способны стаскивать с пальцев кольца и выламывать из суставов металлические протезы.
Для отслеживания ситуации на разных этапах заболевания ученые из других лабораторий обычно заражают одним и тем же патогеном сразу несколько животных, а затем убивают их одно за другим через определенные интервалы времени. Обследование трупов позволяет воспроизвести этап за этапом все стадии развития болезни. Персонал новой лаборатории сможет следить за развитием болезни на примере всего одного животного. В результате придется жертвовать гораздо меньшим числом подопытных, а данные, полученные при длительном обследовании одного животного, будут значительно более достоверны.
На первом этапе предполагается вести эксперименты по схеме, когда заболевание беспрепятственно развивается в организме носителя. Сидящих по клеткам обезьян будут перевозить на тележках из вивария в рабочую зону лаборатории, где они получат свою дозу вируса в высокой концентрации. Затем, чтобы вирус начал развиваться, необходимо выждать около недели. Далее лаборанты введут обезьянам седативные препараты и поместят их в специальные капсулы для обследования в сканирующей аппаратуре. Специалисты-электронщики, работающие за пределами «четвертой зоны», смогут дистанционно управлять сканерами, разворачивая датчики вокруг капсул со спящими животными. Приборы, глядя прямо сквозь шкуру и кости, будут выявлять зоны с ослабленным кровотоком и пониженной концентрацией кислорода. Таким образом станет видно, какие из органов и в каком порядке становятся жертвой вируса.
Когда ученые составят самое общее представление о развитии болезни, они начнут анализировать реакцию животных на различные лекарства и лечебные процедуры. Затем попытаются сгруппировать заболевания, которые протекают похожим образом, — тогда одни и те же методы лечения можно будет применять при вспышках разных болезней, а не разрабатывать специализированные вакцины для каждого из угрожающих людям заболеваний.
Первое правило в любой войне — побольше узнай о своем противнике. Вот почему новая лаборатория реально оказывается на передовой линии в бою против наших невидимых врагов, которые к тому же склонны мутировать, превращаясь в еще более смертельную угрозу. Но Джарлинг, один из самых опытных охотников за вирусами во всей Америке, не питает иллюзий касательно того, кто сильнее в этом поединке: «Эта зараза всегда оказывается на шаг впереди».
