Existem cerca de 1.400 patógenos humanos conhecidos – vírus, bactérias, fungos, protozoários e helmintos que podem causar a lesão ou morte de uma pessoa. Mas em um mundo com um trilhão de espécies individuais de microrganismos, onde os cientistas contaram apenas um milésimo de um por cento, qual é a probabilidade de os pesquisadores terem descoberto e caracterizado tudo o que poderia ameaçar as pessoas?
Não é muito provável. E há muito a ganhar conhecendo melhor esses inimigos microscópicos.
Assim, mesmo que no dia-a-dia faça sentido evitar esses microrganismos perigosos, cientistas como eu são motivados a estudá-los de perto e pessoalmente para aprender como eles funcionam. Claro, queremos fazer isso da maneira mais segura possível.
Trabalhei em laboratórios de bioconsínuos e publiquei artigos científicos sobre bactérias e vírus, incluindo influenza e o coronavírus SARS-CoV-2. Aqui na Universidade Estadual de Oklahoma, 10 grupos de pesquisa estão atualmente estudando patógenos em laboratórios de biosseura. Eles estão identificando variações genéticas de vírus e bactérias, estudando como eles operam dentro de células de seus hospedeiros. Alguns estão desenrolando como o sistema imunológico hospedeiro responde a esses invasores e é afetado pelas chamadas comorbidades de obesidade, diabetes ou idade avançada. Outros estão investigando como detectar e eliminar patógenos.
Esse tipo de pesquisa, para entender como os patógenos causam danos, é crucial para a medicina humana e veterinária, bem como para a saúde de mamíferos, aves, peixes, plantas, insetos e outras espécies ao redor do globo.
Um homem prevenido vale por dois
Pense em todos os cientistas que aprenderam no século passado sobre como prevenir doenças baseadas na compreensão de quais microrganismos são responsáveis, onde está no meio ambiente e como ele supera as defesas naturais dos seres humanos.
Entender o que esses organismos fazem, como eles fazem e como eles se espalham ajuda os pesquisadores a desenvolver medidas para detectar, mitigar e controlar sua expansão. O objetivo é ser capaz de curar ou prevenir a doença que causam. Quanto mais perigoso o patógeno, mais urgentemente os cientistas precisam entendê-lo.
É aqui que entra a pesquisa de laboratório.
Os cientistas têm perguntas básicas sobre como um patógeno se comporta. Que máquinas ele usa para entrar em uma célula hospedeira e replicar? Que genes ele ativa, para fazer quais proteínas? Esse tipo de informação pode ser usada para identificar estratégias para eliminar o patógeno ou levar a tratamentos ou vacinas contra doenças.
À medida que a biblioteca do que se sabe sobre patógenos cresce, há mais chances de os pesquisadores aplicarem parte desse conhecimento quando confrontados com um patógeno emergente.
As pessoas podem encontrar novos patógenos à medida que se movem para diferentes partes do mundo, ou alterar ecossistemas. Às vezes, um patógeno se adapta a um novo vetor – o que significa que pode ser transportado por um organismo diferente – permitindo que ele se espalhe para novas áreas e infecte novas populações. Cerca de 70% das doenças infecciosas emergentes em todo o mundo são transmitidas através de animais para pessoas; são chamadas de doenças zoonóticas. É fundamental entender como esses caminhos funcionam para ter uma capacidade modesta de prever o que poderia acontecer.
Embora existam padrões na natureza que podem fornecer pistas, a tremenda diversidade do mundo microbiano e a taxa em que esses organismos evoluem novas estratégias para sua própria defesa e sobrevivência torna imperativo estudar e entender cada um como é descoberto.
Essa pesquisa pode ser feita com segurança?
Não existe risco zero em qualquer esforço, mas ao longo de muitos anos, pesquisadores desenvolveram métodos de laboratório seguros para trabalhar com patógenos perigosos.
Cada estudo deve documentar com antecedência o que deve ser feito, como, onde e por quem. Essas descrições são revisadas por comitês independentes para garantir que os planos delineiem a maneira mais segura de fazer o trabalho. Há acompanhamento independente por profissionais treinados dentro da instituição e, em alguns casos, pelos Centros de Controle e Prevenção de Doenças dos EUA, pelo Departamento de Agricultura dos EUA, ou ambos, para garantir que os pesquisadores estejam seguindo os procedimentos e regulamentos aprovados.
Aqueles que trabalham com patógenos perigosos aderem a dois conjuntos de princípios. Há biossegurança, que se refere à contenção. Inclui todos os controles de engenharia que mantêm os cientistas e seus arredores seguros: espaços de trabalho fechados e ventilados chamados armários de biossegurança, fluxos de ar direcionais e anterooms para controlar o movimento do ar dentro do laboratório. Filtros de ar particulados especiais de alta eficiência (HEPA) limpam o ar que entra e sai do laboratório.
Mantemos boas práticas de trabalho de laboratório, e todos se adequam a equipamentos de proteção individual, incluindo vestidos, máscaras e luvas. Às vezes usamos respiradores especiais para filtrar o ar que respiramos enquanto estamos no laboratório. Além disso, muitas vezes inativamos o patógeno que estamos estudando – essencialmente desmontando-o para que ele não seja funcional – e trabalhe nas peças um ou poucos de cada vez.
Depois há a biossegurança, ou seja, as medidas destinadas a prevenir perdas, roubos, liberação ou uso indevido de um patógeno. Eles incluem controles de acesso, controles de inventário e métodos certificados para descontaminação e descarte de resíduos. Parte dessas medidas de segurança é manter os detalhes próximos.
A comunidade de pesquisa reconhece quatro níveis de práticas de biossegurança. A biossegurança nível 1 (BSL-1) e BSL-2 são aplicadas em espaços de laboratório gerais onde há baixo ou nenhum risco. Eles não trabalhariam com microrganismos que representam uma séria ameaça para pessoas ou animais.
BSL-3 refere-se a laboratórios onde há alto risco individual, mas baixo risco comunitário, o que significa que há um patógeno que pode causar doenças humanas graves, mas os tratamentos estão disponíveis. Este é o tipo de trabalho que meus colegas e eu, e muitas escolas médicas e veterinárias, faremos.
BSL-4 refere-se ao trabalho com patógenos que representam um alto risco de doença significativa em pessoas, animais ou ambos que são transmitidos entre indivíduos e para os quais um tratamento eficaz pode não estar disponível. Os laboratórios BSL-4 são relativamente raros, por uma estimativa apenas cerca de 50 existem no mundo.
Em cada nível, o risco aumentado requer precauções cada vez mais rigorosas para manter os trabalhadores seguros e evitar qualquer uso acidental ou malicioso.
O que está em risco se a ciência ignorar esses micróbios?
Nos últimos anos, o mundo tem visto surtos de doenças graves causadas por vários tipos de patógenos. Mesmo para os patógenos que os cientistas conhecem, muito permanece desconhecido. É razoável esperar que haja mais ameaças por aí ainda a serem descobertas.
É fundamental que os cientistas estudem novos patógenos de doenças em laboratório à medida que são descobertos e entendam como eles se movem de hospedeiro para hospedeiro e são afetados por condições; quais variações se desenvolvem ao longo do tempo; e quais medidas de controle eficazes podem ser desenvolvidas. Além de vírus mais conhecidos, como raiva, vírus do Nilo Ocidental e Ebola, existem vários patógenos criticamente importantes circulando no mundo hoje que representam uma séria ameaça. Hantavírus, dengue, zika vírus e o vírus Nipah estão todos sob investigação em vários laboratórios, onde os pesquisadores estão trabalhando para entender mais sobre como eles são transmitidos, desenvolver diagnósticos rápidos e produzir vacinas e terapêuticas.
Os microrganismos são a forma de vida mais abundante do planeta e extremamente importante para a saúde humana e para a saúde de plantas e animais. Em geral, as pessoas se adaptaram à sua presença, e vice-versa. Para aqueles micróbios com a capacidade de causar danos reais, faz sentido estudar o máximo que os cientistas podem agora, antes que a próxima pandemia atinja.
Este artigo foi atualizado para esclarecer os tipos de patógenos estudados nos laboratórios BSL-3.
Jerry Malayer, Reitor Associado de Pesquisa e Pós-Graduação e Professor de Ciências Fisiológicas na Faculdade de Medicina Veterinária da Universidade Estadual de Oklahoma
Este artigo é republicado a partir de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.