میکروارگانیسم‌ها؛ ناجیان مرگ یا سلاح‌هایی برای راهبرد بیوتروریسم؟

21 آگوست، مصادف با 30ام شهریور ماه، روز احترام به قربانیان بیوتروریسم نام‌گذاری شده‌است. در سال 2017، سازمان ملل متحد با تصویب قطعنامه‌ای این روز را به احترام قربانیان بیوتروریسم و گرامیداشت حقوق انسانی آن‌ها نام‌گذاری کرد. به مناسبت این روز، تصمیم گرفتیم تا مقاله‌ای جامع در خصوص سلاح‌های زیستی، تاریخچه‌ی استفاده از این سلاح‌ها و نیز بررسی نقش و جایگاه میکروبیولوژی در این زمینه برای شما عزیزان ارائه دهیم.

علم با تمام خدماتی که به بشر ارائه کرده، می‌تواند مشکلات و آسیب‌های جدی نیز برای جامعه‌ی بشری به دنبال داشته باشد. در واقع، علم شمشیری دو لبه است که می‌تواند در کنار نجات جان انسان‌ها از بیماری و مرگ، به سلاحی برای کشتار میلیون‌ها نفر تبدیل شود. بیوتروریسم همین لبه‌ی دوم شمیشیر است که می‌توان آن را به عنوان سوءاستفاده از علم نیز درنظر گرفت.

تاریخچه‌ی سلاح‌های زیستی و بیوتروریسم

استفاده از عوامل زیستی به عنوان سلاح، مفهومی تازه نیست و پیشینه‌ای به قدمت شناخت و آگاهی یافتن بشر از بیماری‌ها دارد. مدت‌ها پیش از شناخت عوامل میکروبی و بیماری‌زا و ایجاد و گسترش نظریه‌های میکروبی، بشر ایجاد عفونت و بیماری‌ها را در ارتباط با بوی بد می‌دانست و تصورعام بر این باور بود که بخارهای نامطبوع (که آن را میاسما می‌نامیدند) مسئول انتشار و سرایت بیماری‌هاست.

شواهد تاریخی نیز مبنی بر آن است که بسیاری از تمدن‌های باستان از جمله رومی‌ها، یونانیان و نیز ایرانیان باستان اقدام به آلوده کردن و مسموم سازی منابع آب آشامیدنی دشمنان خود با استفاده از جسد بدبوی حیوانات می‌کردند؛ این روش همچنان تا قرن 19 ام نیز، طی جنگ داخلی در ایالات متحده به کار گرفته می‌شد.

در سال 1763 نیز سربازان ارتش انگلیس که مبتلا به آبله شده بودند، با انتقال پتوها و دستمال‌های آلوده‌ی خود در بین سربازان آمریکایی، باعث انتشار این بیماری میان افراد ارتش آمریکا شده و به تسریع روند پیروزی خود کمک کنند؛ همچنین شواهد تاریخی نشان می‌دهد که فرانسوی‌ها نیز آبله را به عنوان سلاحی علیه نیروهای آمریکایی به کار برده‌اند.

تمامی این فعالیت‌ها به عنوان اولین تلاش‌های بشر برای استفاده از سلاح‌های بیولوژیکی، به دوران پیش از ایجاد نظریه‌ی وجود عوامل میکروبی برای بیماری‌ها باز می‌گردد؛ با معرفی این نظریه و گسترش مفهوم میکروبیولوژی، دوره‌ای جدید در استفاده از سلاح‌های میکروبی آغاز شد. میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا در مقیاس‌های وسیع به صورت خالص روی محیط‌های کشت آزمایشگاهی رشد داده می‌شدند تا به عنوان سلاح‌ به کار گرفته شوند.

پیدایش علم میکروبیولوژی در کنار فراهم آوردن شرایط برای بررسی و مطالعه‌ی دقیق میکروارگانیسم‌ها، مکانیسم‌های پاتوژنسیتی آن‌ها، یافتن مواد ضدمیکروبی موثر و نیز راه‌های درمان بیماری‌های ایجاد شده توسط این عوامل، زمینه را برای تحقق اهداف شوم و مخرب نیز به وجود آورد.

در قرن بیستم، طی جنگ جهانی اول، تصور می‌شد که ارتش آلمان از طاعون و وبا به عنوان سلاح‌های بیولوژیکی علیه نیروهای انسانی و نیز سیاه زخم و Glanders علیه دام استفاده می‌کنند؛ این در حالی بود که برخلاف تصور، استفاده از چنین سلاح‌هایی در دوران جنگ جهانی اول به حداقل رسیده بود چرا که پروتکل‌های مصوب ژنو، استفاده از سلاح‌های باکتریولوژیکی و نیز سلاح‌های شیمیایی از جمله گازهای خفقان‌آور و سایر گازهای سمی را ممنوع اعلام کرده بود.

در طی دوران بین جنگ جهانی اول و دوم، تعدادی از کشورها از جمله اتحاد جماهیر شوروی، ژاپن و انگلستان برنامه‌های طراحی سلاح‌های زیستی خود را آغاز کردند. در این میان فعالیت‌های میکروبیولوژیست ژاپنی‌، ایشی شیرو (Ishii Shiro)، بسیار قابل توجه بود؛ آزمایشات مختلفی روی طیف وسیعی از بیماری‌های دارای عامل ریکتزیایی، ویروسی و باکتریایی در طی تلاش‌های ژاپن برای راهبرد اهداف بیوتروریستی مورد مطالعه قرار گرفت. این آزمایشات شامل آلوده سازی آب و موادغذایی، انجام سم‌پاشی به صورت هوایی و نیز استفاده از بمب‌های کوچک حاوی کک‌های آلوده به طاعون که تمامی این اعمال منجر به شیوع گسترده‌ی طاعون، وبا و تیفوس شد.

در اغلب آزمایشاتی که طی برنامه‌های تسلیحاتی زیستی صورت می‌گرفت، از نمونه‌های حیوانی و انسانی (غالبا زندانیان و جنایتکاران و مخالفین سیاسی) برای بررسی تاثیرات و میزان موفقیت ارگانیسم‌های مهندسی شده و سلاح‌های طراحی شده استفاده می‌شد.

بیوتروریسم و ابزارهای آن

همانطور که پیش‌تر نیز ذکر شد، عواملی از جمله باکتری‌ها، ویروس‌ها، ریکتزیاها و نیز توکسین‌های تولید شده توسط میکروارگانیسم‌ها از جمله ابزارهای متداول در بیوتروریسم هستند. تعدادی از این عوامل زیستی که مسئول ایجاد خطرات حاد بوده‌اند در جدول زیر توضیح داده شده‌اند.

علاوه‌بر مواردی که در جدول بالا ذکر شد، پاتوژن‌های دیگری نیز مسئول ایجاد بیماری و استفاده به عنوان سلاح‌های زیستی بوده‌اند؛ این عوامل بیماری‌زا با استفاده از مهندسی ژنتیک و تغییراتی که روی ژنوم آن‌ها اعمال شده بود، خواص پاتوژنسیتی بیشتری بدست آورده بودند. از میان این پاتوژن‌های مهندسی شده، می‌توان به هانتاویروس (hantavirus)، نیپا ویروس (Nipah virus)، آنسفالیت منتقل شونده از طریق کنه که به tich-born encephalitis موسوم است و نیز ویورس‌های ایجاد کننده‌ی تب هموراژیک، ویروس‌های عامل تب زرد و همچنین باکتری‌های مقاوم به داروها اشاره کرد.

میکروبیولوژی مدرن و راهکارهای ضد بیوتروریسم

با پیدایش مفهوم و نظیه‌های میکروبیولوژیکی مدرن، زمینه برای گسترش استفاده از سلاح‌های زیستی و بیوتروریسم فراهم شد. با این حال، علم میکروبیولوژی می‌تواند برای کنترل و جلوگیری از آثار مخرب این میکروارگانیسم‌های پاتوژن به کار گرفته شود. شناسایی عامل پاتوژن و ارائه‌ی درمان مناسب برای آن یکی از راه‌های ضد بیوتروریسم به شمار می‌آید. اخیرا، ایالات متحده آمریکا نیز اقدام به طراحی برنامه‌هایی برای مقابله با حوادث بیوتروریستی احتمالی کرده‌است.

تکنیک رنگ‌آمیزی گرم و بررسی ویژگی‌های باکتری‌های خطرناک موجود در نمونه‌های بالینی آزمایشگاهی روی محیط‌های کشت، می‌تواند به انتخاب درمان مناسب و کنترل این عوامل کمک‌ کند. در ادامه توضیحاتی در خصوص تعدادی از پرکاربردترین عواملی که برای اهداف بیوتروریستی به کار گرفته می‌شوند ارائه کرده‌ایم.

باسیلوس آنتراسیس

باکتری باسیلوس آنتراسیس، عامل ایجاد آنتراکس یا سیاه زخم، یکی از عوامل پاتوژن بالقوه برای مصارف بیوتروریستی به شمار می‌آید. این باکتری در سال 1867 توسط رابرت کخ شناسایی شد و خصوصیات کشت و موفولوژی آن به تفصیل مورد مطالعه قرار گرفت. باسیل‌های گرم مثبت این باکتری اندازه‌ای بزرگ داشته که به صورت زنجیره‌ای به دنبال هم قرار می‌گیرند و قادر به تولید اسپورهای بیضی شکل هستند. این باکتری که تنفس بی‌هوازی اختیاری دارد، تنها در حضور اکسیژن اسپور تولید می‌کند.

باسیلوس آنتراسیس، غیر متحرک بوده و اسمیرهای جدا شده از بافت‌های آلوده وجود کپسول در این باکتری را اثبات می‌کند؛ با این وجود، باکتری‌هایی که روی محیط‌های کشت آزمایشگاهی رشد داده می‌شوند فاقد کپسول هستند. این باکتری می‌تواند به راحتی روی محیط بلادآگار حاوی خون گوسفندی رشد کند و کلنی‌های غیر همولایتیک تشکیل دهد.

براساس نوع عفونت، این باکتری ممکن است از ضایعات جلدی، نمونه‌های تنفسی، خون، مایع مغزی- نخاعی، مدفوع و سایر نمونه‌های گوارشی جدا شود.

بروسلا

این باکتری، اندازه‌ای کوچک داشته و به صورت کوکسی و یا باسیل‌های کوتاه گرم منفی دیده می‌شود. اعضای این جنس، باکتری‌هایی اسیدفست هستند که به کندی رشد می‌کنند. این ارگانیسم‌ها غیرمتحرک، فاقد اسپور، کاتالاز مثبت و اکسیداز مثبت هستند. زیرگونه‌های بروسلا، پس از کشت بر روی محیط کشت بلاد آگار حاوی خون گوسفندی، کلنی‌های کوچک محدب و غیرهمولایتیک تشکیل می‌دهند.

یکی از ویژگی‌های خاص برای رشد بروسلا نیاز این باکتری به کربن دی اکسید است. گونه‌های مختلف بروسلا را می‌توان براساس ویژگی‌ها و خصوصیات فنوتیپی، حساسیت نسبت به رنگ‌های مختلف، حساسیت فاژی و تولید هیدروژن سولفید از یکدیگر افتراق داد. بروسلا یک باکتری زئونوز بوده و از طریق تماس با حیوانات می‌تواند به انسان منتقل شود.

یرسینیا پستیس

یرسینیا پستیس عامل طاعون، از اعضای خانواده‌ی انتروباکتریاسه بوده و به صورت هوازی اختیاری قادر به انجام تنفس می‌باشد. همانند سایر اعضای جنس یرسینیا، یرسینیا پستیس نیز دمای رشد اپتیموم در محدوده‌ی 25 تا 28 درجه سانتی‌گراد دارد. برخلاف سایر اعضای این جنس، یرسینیا پستیتس غیرمتحرک است.

ایزوله‌های باکتری یرسینیا پستیس قادر به رشد روی محیط‌های کشت مک‌کانکی‌آگار و بلاد آگار می‌باشند. این باکتری روی محیط کشت مک‌کانکی‌آگار، کلنی‌های لاکتوز منفی تشکیل می‌دهد. این ارگانیسم همچنین، اوره‌آز منفی، ایندول منفی و VP منفی می‌باشد که از جمله ویژگی‌های موثر در تشخیص آزمایشگاهی آن است.

Variola Virus

این ویروس که عامل ایجاد آبله (smallpox) است، از بزرگترین ویروس‌های حیوانی است. ماده‌ی ژنتیکی این ویروس DNA دو رشته‌ای بوده و ویروس دارای ساختاری پیچیده است. دو لایه غشای لیپوپروتئینی نوکلوئید را که ساختاری دمبلی شکل دارد را احاطه کرده اند. این نوکلوئید در یک جسم بیضوی قرار گرفته است و مرکز ضخیم ویریون را تشکیل می دهد.

ویروس واریولا بسیار مسری و خطرناک بوده و میزان مرگ و میری که ایجاد می‌کند، در افراد واکسینه نشده 30 درصد است.

توکسین بوتولیسم

سویه‌های باکتری کلستریدیوم بوتولینوم قادر به تولید 7 نوع نوروتوکسین ایمونولوژیکی هستند که با حروف الفبای انگلیسی از حرف A تا G نام‌گذاری شده‌اند. انواع A، B، E و F این توکسین‌ها، عوامل متداول ایجاد بوتولیسم در انسان هستند و مسئول ایجاد سندورم‌های بالینی و نیز بوتولیسم غذا زاد (food-borne botulism)، بوتولیسم زخم و بوتولیسم ایجاد شده پس از کلونیزه شدن باکتری در روده‌ی نوزادان می‌باشند.

چالش‌های پیش‌ روی پژوهشگران و کادر درمان

با وجود تمامی دستاوردها در حوزه‌ی میکروبیولوژی و علوم مرتبط دیگر و نیز تکنیک‌های متداول برای تشخیص و درمان‌های موجود علیه بسیاری از عوامل پاتوژن، امکان دستکاری پاتوژن‌ها و نیز طراحی سلاح‌های بیولوژیکی امری غیرقابل انکار است. همین موضوع، ضرورت انجام تحقیقات گسترده‌تر و نیز داشتن آمادگی لازم برای مواجهه‌ی احتمالی با چنین مواردی را به روشنی بیان می‌کند.

در قرن بیست و یکم، احتمالا شاهد ظهور ارگانیسم‌های بیماری‌زای جدید و همچنین گسترش ارگانیسم‌های موجود به مناطق جمعیتی و میزبان‌های جدید خواهیم بود. در این میان، احتمال شیوع گسترده اپیدمی ناشی از بیوتروریسم نیز وجود دارد. اما نقش جامعه‌ی علمی در این‌جا چیست؟

همانطور که لویی پاستور بیان می‌کند” شانس فقط به نفع یک ذهن آماده عمل می‌کند.”

بنابراین، با بررسی‌های بیشتر در زمینه‌ی رابطه‌ی میکروب‌ها با میزبان و نیز بهبود خدمات بهداشتی می‌توان آمادگی بهتری برای مقابله با چنین احتمالاتی را بدست آورد و میزان آسیب‌هایی که ممکن است به جامعه وارد شود را به میزان چشمگیری کاهش داد.

نویسنده: ستاره سنگری

منابع:

منبع1

منبع2

منبع3

منبع4

منبع5

منبع6

منبع7