Какие патогены подходят на роль биологического оружия?

Знали про омский вирус? Точнее, про вирус омской геморрагической лихорадки. А про вирус Конго-крымской геморрагической лихорадки? Ниже вы найдёте два различных списка патогенов, которые гипотетически могут подойти на роль биооружия. Но главная главная цель статьи вовсе не в этом!

Моя цель — за небольшое количество символов показать, что тема биологического оружия сложнее, чем может показаться. И тем самым понизить восприимчивость к разного рода мифам вокруг темы биооружия, лабораторных утечек и подобного.

Сперва мы возьмём открытую рецензированную научную работу на тему биологического оружия из Oxford University Press. Разберем 12 критериев оценки патогенов, которые потенциально подходят на роль биооружия. Увидим оценку опасных патогенов по этим критериям. И по ним же — оценку SARS-СoV-2 на роль потенциального биологического оружия. А затем я введу ещё всего 2 важных критерия и мы увидим, как сильно их учёт меняет картину вокруг биооружия…

Разбор исследований: Евгений Недильский.
Оформление иллюстрации: Виталий Ульянов (его канал «Филологово»).
Источник статьи: Конспекты Юджина.
Сказать спасибо за проделанную работу: 5536 9138 3126 6560

I. Критерии оценки патогенов

В научной работе разобрано 12 различных критериев оценивающих насколько хорошо патоген подходит на роль потенциального биологического оружия.

Сперва я буду рассказывать про критерий, затем приводить шкалу оценки от 0 до 3 баллов, а после по мере необходимости расшифровывать важные термины (например, что такое инфекционность).

1. Инфекционность

В текущей научной работе инфекционность оценивают через необходимое количество копий патогена для того, чтобы выжить в организме и начать реплицироваться.

• 0 — неинфекционный;
• 1 — слабоинфекционный (требуется более 1000 копий);
• 2 — умеренноинфекционный (требуется 10–1000 копий);
• 3 — высокоинфекционный (достаточно 1–10 копий).

Патоген — то же, что и микроб, вирус, бактерия и т.д., которые вызывают болезнь.

Инфекционность (infectivity) — способность патогена проникать, выживать и размножаться (реплицироваться) в организме хозяина преодолевая неспецифичные защитные механизмы. На инфекционность влияют не только характеристики патогена и хозяина-мишени, но и путь передачи.

2. Отношение инфицирования к заболеваниям

• 0 — низкое (менее 1 случая болезни на 100 случаев инфицирования);
• 1 — умеренное (1 случай болезни на 10–100 случаев инфицирования);
• 2 — высокое (более 1 случая болезни на 10 случаев инфицирования);
• 3 — очень высокое (болезнь развивается у большинства инфицированных).

Отношение инфицирования к заболеваниям (infection to disease ratio) — показатель того, как часто реплицирующийся в организме патоген вызывает болезнь.

3. Прогнозируемость и инкубационный период

С одной стороны более предсказуемый и короткий инкубационный период может быть более эффективным для достижения цели и упрощает планирование применения биологического оружия. С другой стороны, более длинный инкубационный период подходит для цели заражения как можно большего количества людей, поскольку позволяет первое время избежать обнаружения применения.

• 0 — очень низкий (инкубационный период очень длительный и/или плохо предсказуемый);
• 1 — низкий;
• 2 — средний;
• 3 — высокий (инкубационный период очень короткий и/или хорошо предсказуемый).

Инкубационный период (incubation period) — период между воздействием и началом клинических симптомов.

4. Вирулентность

• 0 — минимальная (наносит минимальный ущерб здоровью);
• 1 — низкая (заражённые могут терять работоспособность);
• 2 — средняя (заражённые часто болеют, могут болеть тяжело, иногда заражение приводит к летальному исходу);
• 3 — высокая (заражение чаще всего заканчивается летальным исходом).

Вирулентность (virulence) — это способность патогена причинять вред хозяину: вызвать болезнь или приводить к летальному исходу у инфицированного.

5. Простота крупномасштабного производства и хранения

Речь о том, насколько просто культивировать (размножить) патоген, какой объём требуется для заражения и каких условий он требует для хранения.

• 0 — крайне сложная (практически невозможно производить/культивировать с больших количествах);
• 1 — сложная (требуются эмбрионы или другие живые носители для выращивания патогена);
• 2 — умеренная (можно культивировать в живых клетках, в пробирке);
• 3 — лёгкая (можно производить в искусственной среде).

6. Стабильность аэрозоля

Речь о том, насколько просто получить патоген в аэрозоле и как долго такой аэрозоль сможет сохраняться.

• 0 — очень низкая (невозможно получить гомогенный аэрозоль);
• 1 — низкая;
• 2 — умеренная;
• 3 — высокая (можно создать в виде гомогенного аэрозоля очень малым размером в 2–3 мкм).

7. Экологическая стабильность

Экологическая стабильность — «живучесть» вируса в окружающей среде. Речь о скорости полураспада патогена в окружающий среде, количестве «жизнеспособного» вируса в аэрозоле, каплях, способности вируса долго «выживать» на искусственных поверхностях и т.д. В целом на «выживаемость» вируса сильно влияют условия внешней среды, такие как температура и влажность воздуха, ультрафиолетовое излучение и т.д.

• 0 — очень низкая (быстрая скорость полураспада в окружающей среде, более 3% за 1 минуту);
• 1 — низка;
• 2 — умеренная;
• 3 — высокая (очень продолжительный период полураспада в нормальных атмосферных условиях).

8. Лёгкость рассеивания

Один из наиболее простых способов применения и рассеивания — через баллистическое оружие. Если патоген сможет сохранить свою целостность при таком способе доставки, то его легко применить как биологическое оружие. Более сложный — через распыление на искусственных поверхностях.

• 0 — крайне низкая (практически невозможно распылить).
• 1 — низкая (требуются сложные методы стабилизации патогена и его распыления).
• 2 — умеренная (требуется специальные приспособления для распыления).
• 3 — высокая (можно распылять через баллистическое оружие).

9. Способ заражения

Речь о том, каким путём вирус может проникать в организм. Например, заражение через невидимый для глаза аэрозоль с патогеном обычно опаснее, чем заражение воздушно-капельным путём через крупные капли, которые часто могут быть видимы для глаза. А инфицирование через капли может быть более опасным, чем заражение контактно-бытовым путём, когда нужно прикоснуться к какой-то поверхности для заражения патогеном.

• 0 — незаразен;
• 1 — заразен только контактно-бытовым путём;
• 2 — заразен через воздушно-капельный путь;
• 3 — заразен через аэрозоль.

10. Наличие профилактических мер

Критерий, отслеживающий, имеют ли различные способы профилактики, то есть противодействие ДО заражения. В таких профилактическим мерам относится наличие вакцин (в том числе их количество и доступность, принятие общественностью этих вакцин) и др.

• 0 — профилактика хорошо доступна и очень эффективна, или не требуется вовсе;
• 1 — вакцины или препараты для профилактики демонстрируют существенную эффективность;
• 2 — вакцины могут быть созданы через время, препараты не эффективны для профилактики;
• 3 — неизвестны меры профилактики (например, как в случае филовирусов).

11. Наличие терапевтических мер

Наличие терапевтических мер — способы лечения ПОСЛЕ заражения. Например, противовирусные, иммуномодулирующие и противовоспалительные препараты.

То же, что и в предыдущем случае, только в терапевтическом плане:

• 0 — методы лечения хорошо доступны и очень эффективны, или не требуются вовсе;
• 1 — вакцины или препараты для лечения демонстрируют существенную эффективность;
• 2 — препараты неэффективны или недоступны (для большинства вирусов подходит этот пункт);
• 3 — неизвестны меры лечения.

12. Простота обнаружения

Речь о том, насколько просто обнаружить заражение вирусом, например, с помощью тестов.

• 0 — доступна диагностика (тесты и другие методы) на месте оказания медицинской помощи;
• 1 — доступна относительно простая лабораторная диагностика;
• 2 — требуется сложная лабораторная диагностика;
• 3 — неизвестны и недоступны методы для обнаружения патогена.

II. Список патогенов из научной работы

Если посмотреть на список, то уже на втором месте видим оспу. Это один из самых известных патогенов, который может быть потенциальным биологическим оружием. Поэтому неудивительно, что по ней многие исследования имеют полузакрытый вид. И поэтому многие разработки различных вакцин против оспы могут быть засекречены.

Группу экспертов по биооружию попросили оценить 33 различных патогена по приведенной выше шкале из 12 критериев, каждому из которых можно было дать оценку от 0 до 3 баллов. Получился следующий список патогенов по их применимости в качестве биологического оружия::

1. Рицин (яд растительного происхождения): 25,25 из 36 баллов;
2. Вирус натуральной оспы: 24,58 баллов;
3. Трихотеценовые микотоксины (органические соединения): 24,21;
4. Вирус Марбург (филовирус, приводит к геморрагическую лихорадку Марбург): 23,50;
5. Чумная палочка: 23,42;
6. Стафилококковый энтеротоксин B (золотистый стафилококк): 23,42 (два пятых места);
7. Эпсилон-токсин: 23,25;
8. Вирус Эбола (знакомый многим филовирус, вызывающий геморрагическую лихорадку Эбола): 23,08;
9. Шига-токсин: 22,79;
10. Ботулотоксин: 22,62;
11. Вирус Мачупо (вызывает боливийскую геморрагическую лихорадку (БГЛ)): 22,18;
12. Вирус Ласса (вызывает лихорадку Ласса): 21,82;
13. Вирус Нипах: 21,82;
14. Вирус Конго-крымской геморрагической лихорадки (ККГЛ): 21,67;
15. Вирус омской геморрагической лихорадки (ОГЛ) (филовирус): 21,64;
16. Вирус Кьясанурского леса (вызывает Кьясанурскую лесную болезнь (КЛБ)): 21,44;
17. Вирус Хунин (вызывает аргентинскую геморрагическую лихорадку (АГЛ)): 21,20;
18. Вирус Хантаан (вызывает геморрагическая лихорадка с почечным синдромом (ГЛПС)): 21,18;
19. Вирус Венесуэльского энцефалита лошадей (ВЭЛ): 20,96;
20. Вирус Западного лошадиного энцефалита (ЗЛЭ): 20.82;
21. Бактерия Bacillus anthracis (вызывающая сибирскую язву): 20,75;
22. Бактерия Burkholderia pseudomallei (вызывающая мелиоидоз). 20,71;
23. Бактерия Francisella tularensis (вызывающая туляремию): 20,63;
24. Вирус восточного энцефалита лошадей (ВВЭЛ): 20,42;
25. Бактерия Burkholderia mallei (вызывает Сап): 20,29;
26. Вирус лихорадки Рифт-Валли: 19,82;
27. Бактерия Coxiella burnetii (вызывает Ку-лихорадку): 19,72;
28. Бактерия Rickettsia spp. (вызывает сыпной тиф): 19,54;
29. Бактерия Brucella sp. (вызывает Бруцеллез): 19,25;
30. Вирус гриппа A H3N2 (вызывающий Гонконгский грипп): 18,62;
31. Вирус гриппа A H1N1 (в СМИ известный как свиной грипп): 18,58;
32. Бактерия Salmonella typhi (вызывает брюшной тиф): 17,13;
33. Бактерия Vibrio cholerae (вызывает холеру): 16,67.

Что такое вирусная геморрагическая лихорадка, которая часть упоминается в списке? Это болезнь, обычно сопровождающаяся лихорадкой и нарушением свёртываемости крови, которая во многих случаях может прогрессировать до высокой температуры, шока и летального исхода.

Оценка SARS-СoV-2 в качестве потенциального биологического оружия

Авторы другой научной работы в этом же журнале (Military Medicine) решили оценить по приведённым 12 критериям применимость SARS-СoV-2 в качестве биологического оружия. Они оценили вирус в 24 из 36 баллов, что ставит SARS-СoV-2 на четвёртое место в приведенном выше списке [2].

Значит ли, что у сторонников лабораторного происхождения появился ещё один аргумент за лабораторную утечку или умышленное применение SARS-CoV-2. Нет, это работа не даёт никаких доказательств лабораторного происхождения. А если учесть ещё всего два важных критерия, то станет понятно, что точечно применять SARS-СoV-2 в качестве биологического оружия — это вряд ли удачная идея. В случае применения очень высока вероятность, что пострадают не только люди на территории применения, но и многие-многие другие за её пределами. Примерно такая же ситуация может произойти и с некоторыми другими патогенами.

III. Неучтённые критерии

Перечисленные в первом разделе критерии — предположение учёных, а не все факторы, которые позволяют точно оценить потенциальное биооружие. Сами авторы работы пишут, что их список получился несколько другим, чем список от CDC, который я приведу ниже. Если добавить к 12 критериям оценки ещё всего 2 важных дополнительных критерия, то оценка может сильно измениться.

13. Скорость мутаций

Если скорость мутаций (mutation rate) высока, то применение биологического оружия может быть способ сделать хуже не только противнику, но и себе, и многим другим. И вопрос ещё в том, кому в итоге будет хуже всего. Патоген cможет относительно быстро изменить свои свойства и начать поражать те цели, против которых он не был предназначен.

14. Частота вторичных атак и R0

Для оценки заразности (infectiousness) часто используют два критерия:

Частота вторичных атак или показатель вторичной поражённости (secondary attack rate или 2o AR) — процент тех людей (вторичных носителей), которые заразились вирусом от уже заражённого человека (первичного носителя).

Примеры:

• C зараженным проживали 4 человека, все друг с другом относительно часто контактировали, 2 из них заразились вирусом. Иначе говоря, подвергались воздействию 4 человека и 2 из них заразились. 2 / 4 = 0,5. То есть частота вторичных атак равна 50%.
• Во время первой вспышки Эболы 498 людей в семьях контактировали с заражёнными Эболой. В итоге 38 из них заразились. 38 / 498 = 0,076. То есть частота вторичных атак составляла 7,6%.

Базовое репродуктивное число или индекс репродукции (case reproduction number или R0) — количество восприимчивых к вирусу людей, которых в среднем заражает носитель вируса. То есть частота вторичных атак на первичный случай заражения среди людей, которые восприимчивы к вирусу.

Пример:

• R0 для омикрона SARS-CoV-2 в некоторых регионах может равняться 12. Это значит, что всего 1 носитель вируса прежде, чем перестанет выделять инфицирующие вирусные частицы, в среднем передаст его ещё 12 людям. Те 12 человек — 144 людям, а те 144 человека — 1728 людям и т.д. То есть омикрон распространяется крайне быстро.

Чтобы избавиться от вируса, нужно, чтобы R0 был стало меньше 1. Тогда количество носителей вируса будет становиться все меньше и меньше.

Если 2o AR и R0 у патогена очень велики, то применение его в качестве биологического оружия вне закрытой системы — это во многих случаях, грубо говоря, оружие против всех, и против себя в том числе. Патоген имеет высокую вероятность «вырваться» из той зоны, на которой его применяли и начать заражать многих других людей.

15. Другие критерии

Кроме этих критериев можно использовать и другие. Например, если геном у вируса довольно большой (как в случае оспы), то его гораздо сложнее изучить и понять, как он работает, чем патогены с гораздо более коротким геномом.

IV. Список патогенов из CDC

Какие патогены лучше всего подходят под роль потенциального биологического оружия по мнению CDC [3].

Категория А

Наиболее опасные патогены, которые легко распространяются, приводят к серьезному ущербу для здоровья и имеют высокую вероятность летального исхода при воздействии на человека.

• Вирус натуральной оспы.
• Бактерия Бацилла антракса (вызывающая сибирскую язву).
• Чумная палочка.
• Ботулотоксин.
• Бактерия Francisella tularensis (вызывает туляремию).
• Вирусные геморрагические лихорадки. В том числе филовирусы (Эбола, Марбург) и аренавирусы (Ласса, Мачупо).

Категория B

Опасные патогены, которые относительно легко распространяются, приводят к умеренному ущербу для здоровья и не очень высокому проценту летальных исходов.

• Бруцеллы (род бактерий, вызывающих бруцеллез).
• Бактерия Coxiella burnetii (вызывает Ку-лихорадку).
• Бактерия Burkholderia mallei (вызывает сап).
• Бактерия Burkholderia pseudomallei (вызывает мелиоидоз).
• Альфавирусы (вызывающие вирусный энцефалит).
• Бактерия Rickettsia prowazekii (вызывают эпидемический тиф).
• Некоторые токсины (рицин, стафилококковый энтеротоксин В).
• Бактерия Chlamydophila psittaci (вызывает орнитоз у человека).
• Патогены в пищевых продуктах (бактерии Сальмонеллы, штамм бактерии Escherіchіa colі O157:H7).
• Патогены в воде (бактериях холерный вибрион и др.).

Категория C

Другое патогены, которые могут быть созданы в будущем по причине их доступности, простоты производства и распространения, серьезного ущерба для здоровья и летального исхода от их применения.

Источники:

1. https://academic.oup.com/milmed/article/183/1-2/e59/4644219 (2018 г.)
2. https://academic.oup.com/milmed/advance-article/doi/10.1093/milmed/usac123/6586077 (16 мая 2022 г.)
3. https://emergency.cdc.gov/agent/agentlist-category.asp (2018 г.)

Сказать спасибо за проделанную работу: 5536 9138 3126 6560