Armas biológicas de origen microbiano
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Armas biológicas de origen microbiano Enrique Iáñez Pareja Instituto de Biotecnología y Departamento de Microbiología Universidad de Granada Curso de Expertos en Bioterrorismo y Prevención Epidemiológica Granada, 28 de mayo de 2010 Contenido del presente dossier Introducción: conceptos básicos ................................................................................................... 3 Historia de las armas biológicas .................................................................................................... 4 Antes del siglo XX ...................................................................................................................... 4 La era de las dos Guerras Mundiales ........................................................................................ 4 La segunda posguerra mundial (Guerra Fría) ............................................................................ 6 Eventos no bélicos y terroristas ................................................................................................ 7 Evaluaciones sobre la importancia relativa y letalidad comparada de los distintos agentes ....... 9 Agentes de armas microbiológicas ............................................................................................. 13 Carbunco ................................................................................................................................. 13 Carbunco y Bacillus anthracis: introducción ....................................................................... 14 Breve historia ...................................................................................................................... 15 Rasgos clínicos ..................................................................................................................... 15 Patogénesis molecular ........................................................................................................ 16 Diagnóstico .......................................................................................................................... 19 Tratamiento ......................................................................................................................... 19 Vacunas ............................................................................................................................... 21 Peste ........................................................................................................................................ 22 Introducción ........................................................................................................................ 22 Presentaciones clínicas ....................................................................................................... 23 Patogenia molecular ........................................................................................................... 24 Diagnóstico .......................................................................................................................... 24 1 Tratamiento ......................................................................................................................... 24 Tularemia ................................................................................................................................ 25 Introducción ........................................................................................................................ 25 Presentaciones clínicas ....................................................................................................... 26 Patogénesis molecular ........................................................................................................ 27 Diagnóstico .......................................................................................................................... 28 Tratamiento ......................................................................................................................... 28 Toxina botulínica ..................................................................................................................... 29 Introducción ........................................................................................................................ 29 Patología .............................................................................................................................. 30 Mecanismo de acción de la toxina botulínica ..................................................................... 31 Tratamiento ......................................................................................................................... 32 Viruela ..................................................................................................................................... 32 Rasgos clínicos ..................................................................................................................... 33 Diagnóstico .......................................................................................................................... 35 Tratamiento ......................................................................................................................... 35 Vacunación .......................................................................................................................... 35 Virus de fiebres hemorrágicas ................................................................................................. 35 Generalidades ..................................................................................................................... 35 Los Filovirus ......................................................................................................................... 36 Brucelas ................................................................................................................................... 37 Características clínicas ......................................................................................................... 38 Patogénesis ......................................................................................................................... 39 Diagnóstico .......................................................................................................................... 39 Tratamiento ......................................................................................................................... 39 Modificación genética de microorganismos ........................................................................... 40 Estatus sobre las vacunas ............................................................................................................ 40 Respuesta al bioterrorismo (biodefensa) .................................................................................... 42 Fases de un programa de respuesta a un ataque bioterrorista .............................................. 44 Ambigüedades y paradojas de la biodefensa .......................................................................... 46 Aspectos políticos en bioseguridad y bioterrorismo ............................................................... 46 La Convención sobre Armas Biológicas (BWC) .................................................................... 46 La cuestión del doble uso .................................................................................................... 47 2 Introducción: conceptos básicos Podemos definir de modo sencillo la guerra biológica como el uso de armas biológicas contra militares en una guerra (declarada), mientras que bioterrorismo sería el ataque con esas armas biológicas por parte de un grupo en contra de la población civil. Actualmente, tras la Guerra Fría, y con la mayor parte de los países adheridos a acuerdos contra las armas biológicas, la atención sobre el empleo de armas biológicas se centra en el bioterrorismo, sobre todo tras los ataques con carbunco posteriores al 11 de septiembre de 2001 en los EEEUU. El bioterrorismo se puede definir como el uso o amenaza de uso de microorganismos o bio‐ toxinas para causar muerte y enfermedad en humanos, animales o plantas, daños económicos en el sistema productivo o para provocar pánico entre la población civil. Según la definición de Interpol (2007): “Liberación intencionada de agentes biológicos o toxinas con el propósito de dañar o matar seres humanos, animales o plantas con la intención de intimidar o realizar coerción sobre el gobierno o la población civil para promover objetivos políticos o sociales” La biodefensa y bioseguridad agrupa el conjunto de medidas y actuaciones encaminadas a la prevención y respuesta ante una alerta provocada por un ataque o amenaza de ataque biote‐ rrorista. El agente biológico ha de ser convertido en arma (“armorizado”) o producido en cantidad sufi‐ ciente y en una forma suficientemente estable y de fácil diseminación. • • La mejor manera de dispersar un agente es por el aire. Existen equipos relativamente baratos y fáciles de obtener capaces de producir aerosoles con tamaños de partícula entre 1 y 10 µm. Bajo condiciones ideales estas partículas pueden ser inhaladas y llegar a los alveolos. Pero el ataque debe calcular la fuerza y dirección del viento si no quiere perder su efectividad. Posibles rasgos buscados en el agente por parte de los bioterroristas: o Accesible: Acceso a cultivos de laboratorio O bien el agente puede ser aislado fácilmente de la naturaleza o Estable o Dispersable Idealmente por aerosoles Pero también podría intentarse contaminar red de aguas o de alimen‐ tos (es más difícil en los países desarrollados) o Que el agente provoque una enfermedad de gran morbilidad o mortalidad, a ser posible difícil de diagnosticar (síntomas iniciales inespecíficos), difícil o im‐ posible de tratar, con comienzo abrupto 3 o Pero también alguien podría buscar hacer daño a largo plazo mediante un agente de poca mortalidad, pero que produjera enfermedad de inicio lento, insidiosa con tendencia a cronificarse y con alta incidencia de enfermos y con‐ valecientes que podrían colapsar el sistema sanitario. Actos terroristas pueden ser de baja probabilidad pero de graves consecuencias, lo que justifi‐ caría implementar mecanismos de detección y defensa. Datos económicos (dinero empleado en biodefensa y control de posibles ataques): • • El Depto. USA de Salud incrementó el presupuesto del año fiscal 2000 hasta 230 millo‐ nes de dólares. La financiación de investigación en bioseguridad de los NIH aumentó un 3.200% desde 2001 a 2006. Historia de las armas biológicas Antes del siglo XX Civilizaciones antiguas (griegos, romanos y persas) intentaron contaminar suministros de agua echando cadáveres en descomposición de animales. Intentos de Barbarroja en asedio a Italia (siglo XII). Y durante la Guerra de Secesión norteamericana. En 1346, las fuerzas tártaras que asediaban la ciudad de Kaffa (ahora llamada Feodosia, en la actual Ucrania) lanzaron con catapultas cadáveres de soldados propios muertos por peste. Parece ser que ello pudo dar origen a la 2ª gran epidemia de peste en Europa. Uso de fómites inanimados: en 1763 Sir Jeffrey Amherst, comandante de las tropas británicas en Norteamérica que luchaban contra indios hostiles, mandó “regalarles” sábanas y pañuelos usados por víctimas inglesas de un reciente brote de viruela, generando una epidemia entre los nativos. La era de las dos Guerras Mundiales Durante la I Guerra Mundial parece que los espías alemanes emplearon los agentes del cólera y de la peste contra humanos, del carbunco contra el ganado y del muermo contra caballos de los aliados. Como se sabe, uno de los máximos horrores de dicha guerra fue el uso de armas químicas, lo que en la posguerra espoleó el Protocolo de Ginebra (1925) de la Liga de Nacio‐ nes, que prohibía el uso de armas químicas y biológicas, pero no prohibía el desarrollo, alma‐ cenaje o producción de dichas armas. 4 En el período de entreguerras, varios países contaron con programas de armas biológicas, que con el comienzo de la II Guerra Mundial (1939) lograron un nivel de gran sofisticación. • • • • Japón comenzó su programa en 1932. La tristemente famosa Unidad 731, especializa‐ da en guerra biológica, estuvo operativa desde 1937 hasta el 1941, en plena II Guerra Mundial, y estaba dirigida por el microbiólogo médico Ishii Shiro. La Unidad se estable‐ ció en la Manchuria china ocupada, y llegó a contar con 3.000 personas trabajando re‐ partidas en 150 edificios, aparte de coordinar una serie de programas satélites con otros cientos de personas. La Unidad fue responsable de una amplia I+D, usando suje‐ tos prisioneros (disidentes o soldados enemigos) para realizar sobre ellos sus ensayos. o Se ha calculado que en los 13 años en que estuvo operativa la Unidad murie‐ ron unos 10.000 sujetos humanos sometidos a estas pruebas, en las que se empleó una gran diversidad de virus y bacterias patógenas (B. anthracis, Neis‐ seria meningitidis, Shigella, Vibrio cholerae, Yersinia pestis, Rickettsia, etc.). So‐ lamente en la instalación de Ping Fang, el centro de desarrollo, murieron unos 3.000 prisioneros en estos ensayos. o Igualmente los japoneses realizaron pruebas de contaminación de agua y ali‐ mentos en China, dispersión aérea y lanzamiento de pequeñas bombas que contenían pulgas infectadas con bacilo de la peste. De todo ello se derivaron brotes de peste, cólera y tifus. o Los japoneses emplearon armas biológicas en ataques durante la guerra, al menos sobre 11 ciudades chinas, usando dispersión de aerosoles desde avio‐ nes y liberando millones de pulgas infectadas por peste. Aunque no hay datos fehacientes sobre víctimas de estos ataques, las estimaciones oscilan entre 1.000 y 200.000 muertes. Una muestra de lo indiscriminado de estos ataques la tenemos en el asedio a Changteh, durante el cual los japoneses causaron 1.700 muertes y 10.000 heridos entre sus propias tropas. La Alemania nazi realizó un desarrollo más bien defensivo (vacunas y antimicrobia‐ nos), aunque para ello emplearon prisioneros de sus campos de concentración como sujetos experimentales forzosos. Las fuerzas británicas ensayaron en 1942 bombas de carbunco en la Isla Guinard (Es‐ cocia), que quedó contaminada durante unos 40 años. La isla quedó en una larguísima cuarentena hasta que se dio por segura en los años 80 tras un enorme esfuerzo de descontaminación con formaldehido (280 Tm) mezclado con agua marina (2.000 Tm). También prepararon grandes cantidades de pastel de carne contaminada con esporas de carbunco, previstas para dispersión desde aviones contra campos agrícolas alema‐ nes; afortunadamente nunca llegaron a usar esta arma temible. Los EE.UU. empezaron su programa de armas biológicas en 1942. Cuando vieron que las pruebas con Bacillus subtilis var. globigii daban problemas irresolubles de contami‐ nación de instalaciones y personal, abandonaron el entusiasmo inicial para la produc‐ ción en gran escala. A mediados de 1944 el personal implicado ascendía a más de 3.000. Uno de los mayores logros fue conseguir, ya a finales de la guerra (1945), me‐ dios para dispersar aerosoles con pequeño tamaño de partículas, tanto en seco como en húmedo. 5 La segunda posguerra mundial (Guerra Fría) • • Los EE.UU. establecieron su programa de armas biológicas en Camp Detrick (más tarde llamado Fort Detrick, MD). o Las pruebas usaron humanos voluntarios y animales, pero igualmente recu‐ rrieron a liberar sin anuncio previo simulantes inofensivos sobre población civil americana (p. ej.: liberación de Serratia marcescens en San Francisco). o Tanto el Ejército de Tierra como el de Aire trabajaron en desarrollo de armas biológicas (carbunco, tularemia, brucelosis, fiebre Q, virus, toxinas microbianas y vegetales, sistemas de armamentos). o En 1968 un ejercicio militar a mil millas al sur de Hawai empleó cientos de ma‐ cacos Rhesus en barcas en alta mar, que fueron expuestos a una dispersión de aerosoles de carbunco desde aviones. Murieron los macacos situados hasta a 50 millas a favor del viento respecto del punto de dispersión. o Durante los años 60 varios científicos importantes (entre ellos Mathew Mesel‐ son y Joshua Lederberg) realizaron campañas en contra de las armas biológi‐ cas. o El 25 de noviembre de 1969 el presidente Nixon realizó su declaración sobre desarme biológico, que fue seguida en 1972 (10 de abril) de la Convención In‐ ternacional sobre Armas Biológicas y Tóxicas (BWC), tras las que los gobiernos occidentales dejaron su desarrollo. En cambio, tras firmar la BWC, la Unión Soviética empezó un programa clandestino ex‐ tremadamente ambicioso, que generó todo un complejo científico, tecnológico y de producción de armas biológicas, camuflado tras un entramado ocultador: una empre‐ sa, creada en 1973, llamada Biopreparat, tapadera de una extensa red de centros de desarrollo y fabricación, dirigida (incluso en la posguerra fría) por Yuri Kalinin. En este entramado trabajaban 50.000 personas, muchas de ellas científicos e ingenieros de al‐ ta cualificación. Dado que Moscú acababa de adherirse a la BWC, Biopreparat tuvo que operar con el máximo secreto, como una tapadera de empresa farmacéutica y biotec‐ nológica civil. o La empresa aplicó técnicas microbiológicas y biotecnológicas (incluyendo in‐ geniería genética) para aumentar capacidad toxicogénica de sus agentes, in‐ crementar virulencia, adquisición de resistencia a antibióticos, mejora de su‐ pervivencia y aerolización. o Llegaron a adaptar agentes a diversas condiciones geográficas y ambientales y sistemas de dispersión, incluyendo misiles de crucero. o Parece ser que llegaron a crear quimeras, por ejemplo de virus de la viruela y virus Ébola. o La capacidad productiva de Biopreparat era impresionante: 30 Tm de esporas de carbunco, más de 20 Tm de virus de viruela. Incluso contaron con el virus de Marburg. o La violación soviética del BWC quedó en evidencia con el accidente de Sverld‐ lovsk (hoy Yekaterimburgo) en abril de 1979, uno de los mayores brotes de carbunco registrados en la historia, con al menos 66 muertos. Las autoridades 6 • • soviéticas engañaron a la población diciendo que había sido un brote por car‐ ne contaminada. Ya en la era pos‐soviética se reconoció que fue un accidente en una de las fábricas secretas de guerra biológica, en la que había fallado unos filtros, lo que liberó a la atmósfera una nube de esporas de carbunco, que recorrieron una distancia hacia la ciudad empujadas por el viento. o Tras la caída del régimen soviético (1992), Biopreparat sobrevivió, supuesta‐ mente ahora con fines pacíficos, aunque los servicios secretos occidentales aún sospechaban usos militares. Ello fue confirmado en un libro (1999) de Ken Alibek, antiguo jefe de operaciones. Según este disidente, la Unión Soviética tenía un programa de desarrollo de misiles intercontinentales (apuntados a Nueva York, Los Ángeles, Seattle, etc) cargados de carbunco y otros agentes. Describe creación de bacilos de carbunco resistentes a múltiples antibióticos, intentos fracasados de armorizar el virus del sida, el uso del agente del muer‐ mo en la guerra de Afganistán, etc. o ¿Qué ha pasado con muchos de los científicos y técnicos de la URSS? Temor de que algunos hayan sido contratados por países o grupos terroristas. La administración Clinton tenía informes de que 12 estados podían haber desarrollado programas de armas biológicas (p. ej. Corea del Norte). Irak: desde 1974 hasta al menos la Guerra del Golfo (1991) tuvo un programa propio. o Sus fábricas produjeron grandes cantidades de toxina botulínica y de esporas de Bacillus anthracis y de Clostridium perfringens. o Contaban con 4 dispensadores aéreos y 200 bombas y 25 misiles balísticos ar‐ mados con armas biológicas. Aunque estas armas no se usaron durante la Guerra del Golfo, parece que sí se emplearon durante la guerra Irán‐Irak, y se encontraron restos de carbunco y de micotoxinas en heridos iraníes. o La magnitud del programa iraquí sólo se descubrió durante la inspección del organismo de la ONU (UNSCOM) tras la caída del general Al‐Kamal, cuñado de Saddan Hussein. Irak había acumulado 84.000 litros de carbunco (con una den‐ sidad de 109 esporas/ml), 19.000 litros de toxina botulínica cargada en 100 bombas y 16 misiles y una cantidad indeterminada de aflatoxina (7 bombas, 4 misiles). Eventos no bélicos y terroristas • • • • En la década de 1960, varios brotes de fiebre tifoidea y disentería en hospitales japo‐ neses, causados intencionalmente por un bacteriólogo. En 1970, en Canadá, cuatro estudiantes desarrollaron patologías tras consumir comida contaminada intencionadamente con huevos de Ascaris suum. 1984: En Dalles (Oregón), contaminación intencionada con Salmonella en ensaladas de una cadena de restaurantes, por parte de una secta. Resultaron afectadas 751 perso‐ nas. La secta japonesa Aum Shinrikiyo, que había atacado en 1995 el metro de Tokio con gas sarín (12 muertos y 3800 heridos), estuvo intentando (sin éxito) entre 1990 y 1995 7 • • causar bajas con toxina botulínica, carbunco, cólera y fiebre Q, en siete ocasiones. La secta envió una expedición a Zaire para conseguir muestras del virus Ébola, y había adquirido un helicóptero y otro material para dispersar. En 1996, doce miembros de un laboratorio desarrollaron disentería cuando un colega contaminó bollos. Ataques bioterroristas en EEUU (octubre 2001) con Bacillus anthracis en polvo dentro de sobres enviados por el sistema postal: 22 casos de carbunco, incluyendo 11 de car‐ bunco por inhalación, con 7 muertes. El ataque se hizo con una cepa de tipo Ames idéntica a la desarrollada por el Ejército norteamericano en 1982 y compartida más tarde con otros laboratorios de investigación. Las consecuencias políticas y administra‐ tivas de este ataque fueron: o Gran apoyo financiero para investigación en biodefensa o Ley PATRIOT o Formación del Departamento de Seguridad Nacional (2002), para asuntos de biodefensa o NSABB (Consejo Consultivo Científico Nacional para la Bioseguridad), en 2005, para asesorar al Gobierno en cuestiones científicas del doble uso o El CDC elaboró en 2006 una “Lista de Armas Biológicas”, donde distintos agen‐ tes se encuadraban en tres categorías (A, B y C) en función de su peligrosidad para la población civil en un supuesto ataque terrorista. o En Europa, bajo el 6º Programa Marco también ha habido financiación, aunque mucho menos que en los EEUU: Anthrax Euronet 8 Evaluaciones sobre la importancia relativa y letalidad comparada de los distintos agentes Algunos factores que hacen que un patógeno o toxina puedan considerarse como potenciales armas biológicas: Factores intrínsecos (del agente) Capacidad de ser aerosolizado Estabilidad Transmisión persona a persona Potencial de diseminación Letalidad y/o naturaleza incapacitante Periodo de incubación Factores extrínsecos Condiciones ambientales (viento, humedad…) Acceso a tratamientos por parte de la pobla‐ ción Posibilidad de vacunación Grado de preparación del sistema sanitario Posibilidad de obtención del agente a partir de fuentes naturales o no controladas Capacidad de ser producido a gran escala Diferentes organizaciones e instituciones nacionales e internacionales han elaborado listas y categorías de agentes biológicos potencialmente usables en ataques terroristas con armas biológicas. En EEUU, el CDC (Centro para el Control de Enfermedades) elaboró una lista por jerarquías que ha tenido mucha influencia, y que agrupa las posibles armas en función de su amenaza a la población civil: A Carbunco Viruela Toxina botulínica Peste Tularemia Fiebres hemorrágicas víricas Categoría B Fiebre Q Brucelosis Muermo (Burkholderia ma‐ llei) Toxina ricina Toxina de Clostridium per‐ fringens Enterotoxina B estafilocócica C Virus Nipah Hantavirus Encefalitis transmitida por garrapatas Fiebre amarilla Bacilo de la tuberculosis re‐ sistente a múltiples fármacos • • La categoría A incluye a los agentes considerados como de mayor riesgo, debido a … o fácil diseminación (sobre todo el contagio persona a persona) o elevada mortalidad y muy alto impacto público o podrían causar pánico en la población y disrupción social o requieren acción especial de cara a la preparación de la población La categoría B agrupa a agentes con … o Diseminación moderadamente fácil o Morbilidad media (moderada) o Mortalidad baja 9 Requieren mejoras específicas de la capacidad diagnóstica del CDC y mejor vi‐ gilancia La categoría C está formada por patógenos emergentes que podrían ser preparados para diseminación masiva en el futuro, debido a … o Son relativamente fáciles de obtener a partir de fuentes no controladas o Facilidad de producción y diseminación o Potencial de morbilidad y mortalidad relativamente alto, con muy grandes im‐ pactos sanitarios o • El Ejército de los EEUU elaboró una lista (1997) con 10 agentes verosímiles de guerra biológica para los que una inmunización profiláctica o rápido diagnóstico y tratamiento pueden tener un gran impacto en el resultado de un posible ataque: Agente Carbunco Brucella Peste Fiebre Q Tularemia Viruela Virus encefalitis Virus fiebre hemorrágica Neurotoxina botulínica Enterotoxina B estafilocó‐ cica Dosis infectiva en aerosol Disponibilidad de vacuna BACTERIAS 8.000‐50.000 esporas Sí 10.000 células No 100‐500 células Sí 1‐10 organismos Nueva droga investigación 10‐50 organismos Nueva droga investigación VIRUS 10‐100 viriones Sí 10‐100 viriones Nueva droga investigación 1‐10 viriones Nueva droga investigación para Fiebre Valle del Rift y para fiebres hemorrágicas Argentina y Boliviana TOXINAS 0.001 µg/kg No 1.7 µg, dosis letal No Terapia efectiva Antibióticos Antibióticos Antibióticos Antibióticos Antibióticos Cidofovir (experimental) Ninguna Ribovirina, inmunoglobu‐ linas (para algunas) Suero inmune polivalente No Otras instituciones que han creado listas sobre armas biológicas: • • • OMS OTAN Instituto (norteamericano) de Alergia y Enfermedades Infecciosas (NIAID), en su área de Investigación en Biodefensa Según algunos autores, algunas de estas clasificaciones están basadas en exceso en rasgos del propio patógeno, descuidando ponderar factores que un grupo terrorista puede valorar más y que pueden determinar la gravedad final del evento. En la tabla siguiente, la elaboración de Pappas et al (2009): 10 Factores relacionados con el patógeno Facilidad de uso: • Disponibilidad (0‐3) • Facilidad de “armorización” (0‐3) • Capacidad de dispersión (0‐3) Inóculo usado Virulencia (0‐2) Mortalidad (0‐4) Transmisión persona a persona (0, 2 o 5) Periodo de inoculación (‐1 a 1) Cuadro clínico discreto (0‐2) Facilidad de diagnóstico en laboratorio (0‐1) Disponibilidad de opciones tratamiento (0, 2 0 5) Efectos ambientales y sobre animales (0‐1) Cronicidad de la enfermedad (0‐1) Percepción pública del patógeno (1, 2) Factores de tiempo y lugar del ataque Parámetros geográficos: • Facilitación de la dispersión • Redes de transporte Población diana Disponibilidad de instalaciones para el trata‐ miento Laboratorios locales Incidencia local del agente Conciencia del problema Definición de jerarquía Existencia de criterios sobre… • Manejo de disputas médicas • Papel de los medios de comunicación Interacción Algunas de las características relacionadas con el agente han sido incorporadas de modo vago a las actuales clasificaciones. • • • • • La facilidad de uso, p. ej., es muy diferente cuando comparamos Coxiella burnetti, un patógeno natural que se aeroliza con facilidad y que es estable en el ambiente, con el virus de la viruela. La mortalidad inducida por Francisella tularensis, un agente de categoría A, no es muy diferente de la de Rickettsia prowazekii (agente del tifus), adscrito a la categoría B. Otros rasgos individuales de los patógenos no se han reflejado adecuadamente en las actuales clasificaciones. o P. ej., el periodo de incubación (tiempo para inducir la enfermedad) es crítico a la hora de iniciar las contramedidas. o El modo en que se agrupan los casos es importante por razones de disrupción social y por la respuesta sanitaria: una irrupción masiva de casos de carbunco respiratorio se registraría a la 3ª semana del ataque original, facilitando el pánico y necesitándose instalaciones adecuadas y suficientes para el gran número de casos. Se ha cuestionado la pertinencia de asociar directamente un rápido curso de la epide‐ mia con el grado de disrupción social. Un modelo matemático dio más importancia al caso del sida frente al carbunco, a pesar del mayor tiempo de desarrollo del primero. Ahora bien, el pánico agudo creado por una rápida epidemia y las restricciones de tiempo que impone a las respuestas, son factores que influyen el impacto del evento bioterrorista. La claridad de los síntomas en una presentación clínica tiene influencia: o el carbunco, en sus primeras fases se confunde fácilmente con un cuadro gri‐ pal. o Las manifestaciones clínicas de tularemia, fiebre Q y brucelosis son relativa‐ mente inespecíficas. 11 • • • Un rasgo aún no reconocido del patógeno con gran influencia sobre el resultado es la disponibilidad de opciones de intervención y profilaxis: un brote de virus Ébola podría causar una epidemia global al menos hasta que se pudiera producir masivamente la adecuada vacuna. La contaminación de terreno o animales, como en el caso del carbunco, puede poner fuera de juego el tejido productivo de una zona atacada. Potencial disruptivo de agen‐ tes zoonóticos. Percepción pública del patógeno. Influye en la estabilidad social y el grado de pánico. A su vez, esto viene influido por el papel de los medios de comunicación, y por las pelícu‐ las de ficción que muestran escenarios imaginarios de guerra biológica o de infeccio‐ nes. Reclasificación del riesgo por Pappas et al (2009) A cada categoría de riesgo se le adjudica una puntuación, de modo que a los parámetros con fuerte influencia sobre el resultado se les da las mayores puntuaciones. De ahí surge una nue‐ va clasificación del riesgo de los agentes: Agente Filovirus Peste Viruela Arenavirus Gripe H5N1 Carbunco Virus Nilo Occidental Shigelosis Puntuación 23 19 17 17 15 14 13 11 Agente Encefalitis equina venezolana Tularemia Tifus epidémico Fiebre Q Cólera Botulismo Brucelosis Puntuación 11 10 10 10 10 10 6 Varias cosas llaman la atención en esta clasificación: • • • Potencial muy alto de los filovirus La gripe H5N1 tiene mayor potencial que el carbunco. Si surgiera una nueva cepa de vi‐ rus que retuviera los rasgos de virulencia, morbilidad y mortalidad de la H5N1 y que además tuviera una alta tasa de contagio de persona a persona, el riesgo subiría hasta 21, muy cerca de los filovirus. El interés académico no refleja lo expresado en la tabla. MEDLINE arroja, en el periodo 2005‐2008 856 artículos cuando se busca “viruela”, mientras que solo 356 para “Ébo‐ la”. La palabra “arenavirus” (17 en la puntuación) arroja 441 trabajos, mientras que “ántrax” rinde 1253. 12 Riesgo en contexto de tiempo y espacio (Ver tabla) La familiaridad regional con el patógeno puede ser un factor importante: un estudio reciente sobre la capacidad de diagnosticar diferencialmente enfermedades infecciosas que pudieran ser resultado de ataque terrorista indicó que era muy baja sobre patógenos como Brucella o peste, y esto entre especialistas que tendrían que estar en primera línea de los equipos de respuesta. Esto varía según regiones: en Grecia existe más conciencia de la brucelosis, por lo que allí sería más probable diagnosticarla. Pero el rasgo más importante a encarar, a nivel regional y universal, es la definición de jerarqu‐ ía: cómo y quién establece las prioridades. • • • • Cómo se resuelven las controversias entre médicos y redes sanitarias, papel de los or‐ ganismos internacionales. La experiencia con el SARS de 2003 debería facilitar la coordinación global. Papel de los medios de comunicación y su modo de colaboración con las autoridades sanitarias pa‐ ra evitar crear pánico. Papel de las guías para el personal sanitario y público es controvertido: ¿deben las au‐ toridades evitar dirigir las controversias médicas para evitar inducir pánico? Ahora bien, entonces, ¿cómo podrían escapar las autoridades de las acusaciones de no haber dirigido bien sin despertar cuestiones legales? Respuesta pública. El papel “positivo” del pánico, como respuesta natural. Lo que im‐ porta no es el pánico en sí, sino el efecto del pánico en la respuesta general. Agentes de armas microbiológicas Carbunco El bacilo del carbunco (B. anthracis) está considerado como uno de los principales (si no el mayor) agentes potenciales como arma biológica. Sus esporas, muy estables, pueden ser in‐ haladas y llegar a los espacios alveolares y pueden quedar durmientes durante meses y años. • • • • La descontaminación de dos oficinas de correos de los ataques bioterroristas en EEUU de 2001 duró dos años y costó 200 millones de dólares. Recordar el accidente de Sverdlovsk (1979): el aerosol liberado de la fábrica recorrió 50 km y murieron al menos 68 personas. Ataques bioterroristas en EEUU (octubre 2001): 22 casos de carbunco, incluyendo 11 de carbunco por inhalación, con 7 muertes. El ataque se hizo con una cepa de tipo Ames idéntica a la desarrollada por el Ejército norteamericano en 1982 y compartida más tarde con otros laboratorios de investigación. La OMS calculó en 1970 que 50 kg de bacilo del carbunco liberado sobre una ciudad de 5 millones de habitantes afectaría a 250.000 personas y podría matar a unas 100.000. 13 • • Un informe (1993) de la norteamericana OTA calculó que la liberación de 100 kg oca‐ sionaría entre 130.000 y 3 millones de muertes. La DL50 estimada para humanos está entre 2.500 y 55.000 esporas inhaladas. De ahí se deduce que el sobre enviado a un senador durante los ataques de 2001, que contenía 2 g de polvo (equivalente a 200 mil millones de esporas) , sería suficiente para matar a miles de personas. Sus esporas se pueden obtener de cultivos en fermentadores, y tras tratamiento, se obtienen grandes cantidades de polvo purificado que se pueden preparar para su diseminación median‐ te métodos de aerosolización. Aunque no hay buenas técnicas de aerosolización en gran esca‐ la, se sabe que Irak y la antigua URSS intentaron desarrollarlas. Además, las esporas deben tratarse con agentes químicos para eliminar la electricidad estática y maximizar así la disper‐ sión. Por lo tanto, obtener esporas de carbunco de “grado arma biológica” no es tarea baladí, y requiere equipo relativamente sofisticado. En la mayoría de los países es obligatorio manejar el agente y los animales infectados bajo el Nivel 3 de Contención Biológica, y existen restricciones de acceso a muestras del agente. Carbunco y Bacillus anthracis: introducción Bacilo Gram‐positivo aerobio formador de esporas. La palabra anthracis viene del griego anth‐ racites, que significa “parecido al carbón”, por el aspecto típico de la escara negra de la forma cutánea de la enfermedad. El nombre en español viene del latín, e igualmente se refiere al carbón. El carbunco es una enfermedad de herbívoros ungulados (vacuno, ovino y caprino), que se infectan al alimentarse de material vegetal contaminado. Las esporas del carbunco están pre‐ sentes en el suelo, y germinan cuando el animal las ingiere. Las células vegetativas se reprodu‐ cen y matan en pocos días al animal, que disemina la enfermedad a partir de hemorragias en boca, hocico y recto. Las esporas son viables durante muchos años en el suelo. Aunque está bajo control en el mundo industrializado, sigue siendo una zoonosis en países en vías de desa‐ rrollo, y es enzoótica en muchos Parques Nacionales y reservas, y sigue dando problemas a la cabaña ganadera de muchos de estos países. La infección en humanos suele deberse al contacto con animales infectados o con cuero o ali‐ mentos contaminados por la bacteria, o tras exposición directa. A diferencia de la mayor parte de las demás bacterias patógenas, la del carbunco es de las pocas que deben matar a su hospedador para infectar a otros. 14 Breve historia • • • • • • • Se supone que las 5ª y 6ª plagas de Egipto narradas en el Libro del Éxodo (Ex. 7‐12) fueron debidas a carbunco. El poeta latino Virgilio describió la enfermedad en animales domésticos y salvajes. En el siglo XVIII la cabaña europea de ovino fue diezmada por un brote de carbunco, y la forma humana se denominó “enfermedad de los cardadores de lana”. En Suráfrica, en 1923 murieron entre 30.000 y 60.000 animales Una de las últimas y mayores epidemias de carbunco en humanos tuvo lugar en Zim‐ bawe (1979‐1985), con casi 10.000 casos descritos y 141 muertes. En 1987, en Paraguay, el sacrificio de una res ocasionó 25 casos de carbunco cutáneo. A comienzos de los años 90 del siglo XX hubo un brote de carbunco por inhalación en Rusia Robert Koch fue el primero en describir el ciclo de vida completo, fotografiando los bacilos y esporas, y aislándolos a partir de sangre de animales infectados. De ahí salieron los famosos postulados de Koch. Pasteur desarrolló en 1881 la primera vacuna, para ganado ovino (viva atenuada por subculti‐ vos sucesivos de la bacteria a temperaturas altas), ensayada con éxito ante un gentío expec‐ tante. Se ha secuenciado el genoma de la cepa Ames, que contiene un cromosoma y dos plásmidos, que contienen los genes determinantes de los principales factores de virulencia: • • pXO1: genes del antígeno protector (PA), del factor letal (LF) y del factor del edema (EF) pXO2: genes para la síntesis de una cápsula de poli‐D‐glutámico. Rasgos clínicos Carbunco pulmonar (por inhalación) Las esporas en aerosoles pueden quedar atrapadas en las vías superiores, aunque las esporas de 2‐3 µm pueden pasar a los alveolos, ser transportados por los linfáticos a los nódulos linfá‐ ticos del hilio y mediastino, en los que se puede producir la germinación (al cabo de semanas, incluso hasta 98 días) dentro de los macrófagos. Los bacilos vegetativos liberan toxinas, responsables de (1‐7 días): • • • • linfadenitis torácica hemorrágica mediastinitis edema y necrosis frecuentemente, meningitis hemorrágica 15 El diagnóstico temprano es difícil sin una buena sospecha clínica. La presentación clínica es típicamente bifásica (fase prodrómica seguida de fase fulminante): • • Fase inicial prodrómica, con síntomas inespecíficos, indistinguible de manifestaciones gripales: fiebre ligera, tos no productiva, mialgias, disnea, dolor de cabeza, vómitos, escalofríos, dolor abdominal, malestar y dolor de pecho. A los 2‐3 días se progresa a fiebre alta y escalofríos, disnea aguda, presión retrosternal de pecho, diaforesis, cianosis y choque. En esta fase la radiografía de pecho muestra un mediastino muy ensanchado debido a la linfadenopatía del mediastino y mediasti‐ nitis hemorrágica, efusión pleural bilateral. El tratamiento puede tener éxito en los primeros días, pero una vez instalados los síntomas respiratorios, los antibióticos no tienen efecto, y la muerte acaece entre 1 y 3 días más tarde en el 90% de los casos. Carbunco cutáneo Ocurre en el 95% de los casos naturales (unos 2000 al año en todo el mundo). Se debe a con‐ tacto con material animal contaminado que entra en abrasiones previas en la piel. Enfermedad de los cardadores de lana, típica en Europa en los entornos laborales correspondientes. Se da en manos, brazos, dedos, cara y cuello. • • • • • • Las esporas entran en la piel a través de alguna abrasión o corte en ella, típicamente en las extremidades superiores o la cara. El periodo de incubación es de 1‐5 días, aunque la lesión primaria puede aparecer a los 12 días. Una vez que la espora germina, la producción de toxinas origina edema local. La lesión primaria es una mácula o pápula pequeña, indolora y prurítica. A las 24‐36 horas aparece una vesícula (1‐2 cm de diámetro) rodeada de edema, que aumenta hasta una úlcera redonda. De 2 a 6 días más tarde se desarrolla una escara negra característica, rodeada por un extenso edema local y vesículas purpúreas. La escara se seca, se afloja y se desprende al cabo de 1 a 3 semanas sin complicaciones en 80‐90% de los casos, y normalmente sin dejar cicatriz. (Durante el periodo inicial los ganglios regionales se pueden hinchar, y la mayoría de pacientes sufren fiebre, dolor de cabeza y malestar). Patogénesis molecular Las cepas totalmente virulentas de B. anthracis contienen dos plásmidos, pXO1 y pXO2. El pri‐ mero codifica dos exotoxinas binarias (toxina de letalidad y toxina del edema) mientras que el segundo determina una cápsula de poli‐D‐glutámico. Cepas curadas de cualquiera de los dos plásmidos son atenuadas en la mayoría de animales, aunque algunas cepas pXO1— pXO2+ son totalmente virulentas en ratones. 16 pXO1 • genes: o pag Æ PA (antígeno protector) o lef Æ LF (factor letal) o cyaÆ EF (factor del edema) Estos genes están regulados por atxA y atxR, en respuesta a bicarbonato y CO2 y temperatura. • • • Las tres proteínas configuran dos toxinas de la familia de toxinas bacterianas binarias A‐B: o PA+LF Æ toxina letal (LeTx) o PA+EF Æ toxina del edema (EdTx) La PA media la unión y entrada de los respectivos factores tóxicos al citosol. o La proteína, de 83 kDa se une a receptores de la membrana celular (como TEM8 y CMG2), presentes en muchos tipos de células o es rota en su región N‐terminal por una furín‐proteasa celular, originando un producto de 63 kDa que se oligomeriza en un heptámero con forma de anillo o los heptámeros tienen sitios de unión competitiva para LF y EF o entonces los complejos (PA+LF y PA+EF) entran por endocitosis mediada por receptor o las toxinas, en el entorno ácido del endosoma sufren un cambio conformacio‐ nal en la parte PA, que ahora forma un canal que atraviesa la membrana o por el canal de PA salen los factores (LF o EF) hasta el citosol celular. El factor EF (89 kDa) es una adenil‐ciclasa dependiente de calmodulina, que forma, a partir de ATP, un gradiente de AMPc con una alta concentración en el área perinuclear en muchos tipos celulares distintos. o El aumento de AMPc causa la salida de agua y de electrolitos desde la célula, lo que origina el típico edema intersticial del carbunco. o También inhibe la producción, por los monocitos de TNF‐α, inducida por LPS. o Inhibe la fagocitosis y el estallido respiratorio de los neutrófilos. o Inhibe la activación de las células T CD4+ murinas Así pues, la ET puede incrementar indirectamente la susceptibilidad a infecciones alterando la respuesta de citoquinas de los monocitos y suprimiendo las funciones de los neutrófilos. • El factor LF (90 kDa) es una metaloproteasa de zinc con actividad MAPKK (quinasa de quinasas activadas por mitógenos). Aunque la proteína puede entrar y ser proteolíti‐ camente activa en cualquier célula, es específicamente citotóxica para los macrófagos de ciertas razas puras de ratón. Los macrófagos humanos no son fácilmente lisados por la toxina, aunque se ha comprobado que o Inhibe la actividad bactericida de monocitos humanos o Suprime la producción de citoquinas proinflamatorias (TNF‐α, IL‐6). o Causa finalmente que las células entren en apoptosis 17 Igualmente el LF tiene otros efectos: o (en ratones) Suprime la presentación de antígenos por las células dendríticas, inhibiendo así la respuesta adaptativa o Inhibe la activación de células T CD4+ humanas y células B de ratones o Induce apoptosis de células endoteliales cultivadas y rompe la barrera endo‐ telial, lo que explica en parte la hemorragia del carbunco por inhalación. Pa‐ rece que el choque inducido por LF no se debe a una gran respuesta inflamato‐ ria, sino a los efectos directos sobre las funciones de las células endoteliales. Los efectos combinados de las dos toxinas pueden conducir rápidamente a manifestaciones gravísimas como distrés respiratorio, choque séptico, meningitis, y muerte en última instancia. LF y EF interfieren de modo sinérgico sobre la respuesta inflamatoria dependiente de los re‐ ceptores de tipo Toll en los fagocitos (PMN y macrófagos), evitando la inducción del estallido respiratorio, de la expresión de las citoquinas proinflamatorias y de la migración celular. Dada la amplia distribución de receptores para PA, ambas toxinas actúan sobre células inmu‐ nes de los sistemas innato y adaptativo. Promueven apoptosis de células dendríticas y macró‐ fagos con cambios en la permeabilidad de membrana. La LT, como hemos dicho, inhibe la secreción de citoquinas proinflamatorias, como IFN‐γ e IL‐ 6. Cuando los macrófagos interaccionan con las esporas, secretan IL‐12, que estimula a que las células NK secreten a su vez IFN‐γ, pero la toxina letal inhibe la secreción de estas citoquinas. De todo esto surge un cuadro en el que B. anthracis ha desarrollado una estrategia multi‐diana destinada a neutralizar todos los componentes celulares del sistema inmune innato mediante la acción combinada de dos toxinas que afectan pasos cruciales y generales de la señalización celular: las rutas del AMPc y de las quinasas MAP, que tienen varios puntos de intersección. pXO2 • • Determina la síntesis de la cápsula de poli‐γ‐D‐glutámico linear La cápsula contribuye a la virulencia inhibiendo la fagocitosis, evitando la fagocitosis por macrófagos y promoviendo la septicemia. Las cepas curadas de pXO2 no pueden sintetizar cápsula y tienen virulencia reducida, usándose como vacunas conjugadas pa‐ ra ganado y (en algunos países) para humanos. En resumen: • la cápsula evita la fagocitosis por el macrófago. • La PA se une a la superficie del macrófago, se escinde por la furín‐proteasa, y se hep‐ tameriza, y de este modo entran por endocitosis los complejos de PA con EF y con LF, con posterior entrada de los factores tóxicos al citosol a través del canal del heptáme‐ ro de PA. • La ET posee actividad adenilato ciclasa (similar a la de las toxinas diftérica y pertussis), con salida de agua y electrolitos (Æ edema). 18 • • La LT inhibe la secreción de citoquinas proinflamatorias, contribuyendo a la supervi‐ vencia de la bacteria. La muerte de los macrófagos, libera sus contenidos, causando fiebre, hemorragia in‐ terna, choque séptico y muerte. Diagnóstico Una mezcla de métodos culturales, microscópicos y moleculares. • • • Culturales: o colonias en agar sangre con aspecto típico de “cristal molido” o lisis por el fago gamma PCR. Es el método de elección como test diagnóstico paralelo: un test positivo debería acompañarse por el aislamiento de la bacteria, si es necesario con ayuda de infección en modelos animales (ratón). Caracterización molecular: los aislados en distintas partes del mundo muestran una gran homogeneidad genética. Hoy es posible una fina caracterización epidemiológica a nivel molecular por VNTR y SNP canónicos. Tratamiento Antibióticos 1) Terapia: El tratamiento con antibióticos solo sirve si se aplica en las primeras fases de la infección, cuando los síntomas son inespecíficos y por lo tanto el diagnóstico es muy difícil. Los anti‐ bióticos solo sirven contra células vegetativas, y por ello los tratamientos son largos, para matar las células que proceden de germinación tardía en el carbunco por inhalación. • Del carbunco por inhalación: o Antibióticos: Temprana administración de antibióticos: una semana Ciprofloxacino o doxiciclina i.v. junto con otro antibiótico (rifampina + clindamicina o vancomicina), luego 60 días de antibióticos orales. o Si hay edema extenso y meningitis, usar corticosteroides o Vigilancia del estado pulmonar. • Del carbunco cutáneo: o Los casos poco severos, con antibióticos orales hasta 1 semana o En el caso de los ataques, se recomienda 60 días. 2) Profilaxis: Todas las personas sospechosas de haber estado o poder estar expuestas deberían re‐ cibir profilaxis antibiótica durante al menos 60 días: ciprofloxacino 500 mg oral dos ve‐ ces al día o doxiciclina 100 mg oral dos veces al día. 19 Durante la crisis de los ataques en EEUU (2001) se realizó profilaxis en más de 32.000 personas. Antitoxinas Los inhibidores de toxinas tienen en principio el mismo inconveniente de administración tem‐ prana que tienen los antibióticos. Hay ahora investigación sobre agentes que interfieren en pasos importantes de la entrada y captación celular de EF y LF: • • • • • Bloqueo de receptores de PA Bloqueo de la unión de PA a sus receptores Bloqueo de la rotura de PA por furina hospedadora Prevención de la oligomerización de PA Bloqueo del poro heptamérico de PA con mutantes dominantes negativos de PA, de modo que se inhibe la traslocación de EF y LF al citosol. Un compuesto de hidroxamato de la Merck (LFI) inhibe la actividad de LeTx in vitro y protege a ratones de la toxina purificada. La red europea Anthrax Euronet se ha comprobado que los extractos de hojas de té, ricos en polifenoles, contienen varios buenos inhibidores de LF in vitro e in vivo. También se han en‐ contrado péptidos ramificados. El adefovir dipivoxil (aprobado para hepatitis B) bloquea la actividad adenilato ciclasa de la EF. Sin embargo, pruebas hechas con adenofovi dipivoxil y polifenoles de té, solos o combinados, solo daban protección administrados en las primeras fases. Los inhibidores de las toxinas podrían aumentar la tasa de supervivencia de los pacientes redu‐ ciendo o evitando los daños vasculares, ganando un tiempo precioso para que los antibióticos ejerzan su tarea. Inmunización pasiva con anticuerpos • El problema de tener reservas de antisueros policlonales humanos con títulos neutrali‐ zantes suficientes, que han de ser mantenidos y renovados • Se están desarrollando ahora nuevos anticuerpos monoclonales humanos con alta afi‐ nidad y muy específicos, que son igualmente efectivos frente a cepas resistentes a an‐ tibióticos o Anticuerpos (mAbs) anti‐PA: Raxibacumab (ahora ABthrax), producido por Human Genome Sciences, reduce en animales la morbilidad y mortalidad de‐ bida a LF e incluso si se administra el comienzo del choque séptico. Se puede administrar i.m. o i.v., y el Departamento de Salud de los EE.UU. ha contratado 20.000 tratamientos frente a futuros ataques. 20 Vacunas Historia de las vacunas contra el carbunco • Vacuna de Louis Pasteur (1881), con dos inoculaciones separadas por dos semanas: la 1ª eran bacterias atenuadas por crecimiento a 42‐43ºC durante 15‐20 días, mientras que las de la 2ª eran atenuadas durante 10‐12 días. Se ha visto que la atenuación se debía a la curación de pXO1, y por lo tanto la cepa no produce PA. Se administró du‐ rante 50 años en Europa y Suramérica. • Cepa Sterne (1937): aislada de una variante pXO1+ pXO2—. Vacuna viva atenuada a ba‐ se de esporas no capsuladas toxicogénicas suplementadas con 0.5% saponina en 50% de glicocola‐salina. Segura para ganado, aunque aún mantiene algo de virulencia en ratones y cobayas • Vacuna STI‐1, rusa. Se usó en la URSS en 1947 para vacunar más de 38 millones de ca‐ bezas de ganado y a 100 millones en 1960. A partir de esta vacuna se obtuvieron otras adaptadas para humanos: esporas de STI‐1 y ‐3 administradas por escarificación (URSS, 1953) o inyección subcutánea (URSS, 1959). En Occidente, en vez de vacunas vivas atenuadas se ha tendido para humanos a las vacunas a base de medios de cultivo filtrados tras crecimiento de cepas atenuadas curadas del plásmido pXO2 (de la cápsula) combinados con adyuvante de hidróxido de aluminio. • • • • • La vacuna de EEUU, llamada AVA fue aprobada por la FDA en 1970. Hoy día se comer‐ cializa con el nombre de BioThrax ™. Se administra subcutáneamente a 0, 2, 4 semanas y recordatorios a los 6, 12 y 18 meses. Recomendable recordatorios anuales para man‐ tener la inmunidad. Se están investigando modificaciones en adyuvantes y patrón temporal de administración. La vacuna AVA se considera segura y efectiva, pero es difícil de fabricar y se asocia con altas tasas de efectos adversos. El gobierno de EEUU ha almacenado casi 20 millones de dosis, suficientes para 3 millones de personas en una futura emergencia. Tras los ataques bioterroristas de 2001, el gobierno de EEUU estableció el Programa BioShield. Para facilitar el rápido desarrollo de nuevas terapias, la FDA modificó sus cri‐ terios para ensayos clínicos en humanos para enfermedades como el carbunco en los que la investigación se enfrenta a cuestiones de ética difíciles: basados en buenos es‐ tudios sobre mecanismo patofisiológico, modelos animales pertinentes y datos en animales sobre farmacocinética y farmacodinámica. En el Reino Unido o se produce otra vacuna similar a partir de la cepa Sterne (no capsulada), con un precipitado de alúmina de filtrados libres de células de los cultivos. o Actualmente la empresa Emergent BioSolutions está ensayando la vacuna AV7909, que consiste en AVA combinada con un oligodesoxinucleótido inmu‐ noestimulatorio. Vacunas basadas en esporas solo se han usado en China y Rusia. Vacunas subunitarias (puras) Las más prometedoras son recombinantes de PA (rPA). Dos de ellas están en fases de desarro‐ llo: 21 • • Vacuna USA de VaxGen a partir de una cepa Sterne: rPA102. Sus resultados alentado‐ res propiciaron un contrato de 878 millones de dólares en noviembre de 2004 para la producción de vacunas para 25 millones de personas (75 millones de dosis). Sin em‐ bargo, su inestabilidad hace que no se pueda guardar de modo adecuado, de modo que el Gobierno terminó el contrato en 2006. Vacuna británica producida en E. coli fabricada por Avecia en colaboración con labora‐ torios militares. Sin embargo, estas vacunas de rPA no es probable que induzcan una protección más duradera que las anteriores, y además, solo se dirigen contra las toxinas y no abordan el problema de la septicemia. Por ello habrá que insistir en vacunas con antígenos de la espora o usando nuevos adyuvantes mejorados. Vacunas de cápsulas • La cápsula de poli‐D‐glutámico no es buena inmunógena, por lo que hay que conjugar‐ la, acoplándola a una proteína portadora como seroalbúmina bovina, rPA o toxoide tetánico. Nuevos adyuvantes • Lípido A monofosforilado • Dimicolato de trehalosa • Esqueleto de pared celular de Mycobacterium deslipinizado y desproteinizado • Oligodesoxinucleótidos a base de CpG desmetilados mejoran la inmunogenicidad de AVA en diversos modelos animales Peste Introducción La peste es una infección aguda causada por la enterobacteria bacilo de Yersin, Yersinia pestis. Ha habido tres grandes epidemias (pandemias), que se estima mataron a unos 200 millones de personas, incluyendo la famosa Peste Negra de mediados del siglo XIV. En su forma bubónica aún es endémica de algunos países de África, antigua URSS, Asia y Su‐ ramérica. Casos estimados cada año, una media de 1.500. Es una enfermedad enzoótica de ratas y otros roedores, transmitida por la pulga de la rata (Xenopsylla cheopis). Las bacterias se multiplican en el intestino de la pulga, y cuando ésta pasa a otro animal, inocula el bacilo al picar. Ocurre en ratas silvestres (peste selvática), que la pueden transmitir a ratas con mayor contacto con humanos, y finalmente a personas: las ratas mueren masivamente, y las pulgas infectadas buscan otros hospedadores, saltando a huma‐ nos. La infección en humanos puede ser: • Por picadura de las pulgas previamente infectadas por chupar sangre de ratas. 22 • • Por contacto directo con fluidos y tejidos de enfermos o de animales muertos por la peste Por inhalación de aerosoles procedentes de animales infectados (gatos con peste neumónica) El contagio entre personas puede ocurrir por aerosoles respiratorios infectados a partir de casos respiratorios, siguiéndose neumonía primaria. En humanos, los bacilos se desplazan a los nódulos linfáticos regionales Æ se abultan por la inflamación (bubones primarios) Æ bubones secundarios Æ a circulación sanguínea (septi‐ cemia) Æ hemorragias locales múltiples (manchas oscuras en la piel: “Muerte Negra”). Muer‐ te antes de 2‐5 días. El bacilo de la peste es un buen agente candidato de bioterrorismo. El empleo de una forma aerosolizada podría crear un brote explosivo de peste neumónica primaria (ello se podría sos‐ pechar en zonas que no han tenido peste en los últimos años). Alternativamente, se podría usar para infectar ratas y precipitar un brote secundario en humanos que vivan en malas con‐ diciones de higiene. Sin embargo, Y. pestis es poco estable (solo es viable una hora tras la dis‐ persión del aerosol), aunque bastan 1‐10 organismos para infectar roedores. Presentaciones clínicas Peste neumónica Por infección respiratoria primaria o como complicación de las formas bubónica y septicémica (neumonía secundaria). En el caso de neumonía primaria, el periodo de incubación es de 1‐6 días. Comienzo abrupto con dolor de cabeza y malestar, fiebre alta, vómitos, dolor abdominal, diarrea y gran postración. Luego aparecen dolores de pecho, disnea y hemoptisis. El fallo respi‐ ratorio se desarrolla con rapidez, con choque séptico. Sin antibióticos, es fatal a los 2‐3 días, pero con antibióticos la mortalidad cae a 10%. Es muy contagiosa entre personas por gotitas. Peste bubónica Por picadura del artrópodo. Es la forma clínica natural más común (75‐97% de los casos). Tras un periodo de incubación de 2‐8 días, la fiebre surge abruptamente, con escalofríos, dolor de cabeza, náuseas, vómitos, malestar, postración y debilidad. A los 6‐8 días del inicio de los síntomas se desarrolla un bubón (linfadenitis) en el área cercana a la picadura (ingles, axilas, cuello), con dolor intenso e hinchazón. Hay edema alrededor del bubón, y la piel está caliente, eritematosa y adherente. Luego aparecen pústulas, vesículas, ulceraciones, escaras, pápulas. Sin tratamiento se producen complicaciones, entre ellas septicemia secundaria, neumonía secundaria y meningitis. Sin tratar la tasa de mortalidad es de 60%. Improbable que se use en bioterrorismo, salvo por liberación de pulgas infectadas. 23 Peste septicémica Puede darse como complicación de peste bubónica o neumónica sin tratar. Incluye choque séptico y coagulación diseminada intravascular con vasculitis, petequias cianóticas lívidas, púrpura. En fases avanzadas la trombosis de pequeñas arterias puede llevar a gangrena de regiones acrales (punta de nariz, punta de los dedos de manos y pies). En ausencia de trata‐ miento, la mortalidad es de casi el 100%. Patogenia molecular Los factores de virulencia están codificados por genes del plásmido pYV, dentro de una isla de patogenicidad, y de ellos es muy notable el sistema de secreción de tipo III (TTSS): inyectosoma (Ysc) de secreción de proteínas externas (Yop). • • El inyectosoma, con homologías con el flagelo, está formado por un corpúsculo basal y una aguja (de la jeringa) de subunidades arrolladas helicoidalmente. Su extremo posee una estructura (poro translocador) que encaja en proteínas de la membrana plasmáti‐ ca de la célula hospedadora. El contacto del inyectosoma con la célula fagocítica del hospador desencadena la translocación de proteínas externas (Yop) por el interior de la aguja, que entran a la célula, que desorganiza y controla procesos celulares (transducción de señales, citoes‐ queleto). Diagnóstico • Cultivos de sangre, esputo, aspirado de bubones y líquido cefalorraquídeo en agar sangre. • Tinción Giemsa revela tinción bipolar de los cocobacilos inmóviles. • Hacer test antibiogramas lo antes posibles. • Inmunofluorescencia directa para antígeno F1 • lisis fágica específica • PCR para el gen activador del plasminógeno. Tratamiento • Antibióticos: gentamicina o estreptomicina como primera línea. Ciprofloxacino como alternativa. Cloramfenicol para la meningitis. • Personas en riesgo, profilaxis con doxiciclina o cipro durante 7 días. • Aislamiento de pacientes al menos hasta 4 días tras el inicio del tratamiento antibióti‐ co. • Hay una vacuna viva atenuada, pero conserva algo de virulencia, y apenas se emplea. • Investigaciones recientes: vacuna subunitaria con antígenos F1 y antígenos V recombi‐ nantes, eficaz contra la forma neumónica en ratones. 24 Tularemia Introducción Zoonosis bacteriana causada por Francisella tularensis, siendo este agente una de las bacterias patógenas más infecciosas (bastan 10 UFC para iniciar la infección en humanos). Los biovares asociados a humanos son: • • subespecie tularensis (Francisella tipo A), sobre todo en Norteamérica, con una dosis infectiva de menos de 10 UFC en humanos subespecie holarctica (cepas tipo B), sobre todo en el Hemisferio Norte, causante de la mayor parte de los casos europeos. Aunque es de distribución mundial, se da sobre todo en el hemisferio norte, con brotes relati‐ vamente frecuentes en Suecia (500 casos en 2003), Finlandia (270 casos en 2000), España, Kosovo (327 casos en 2000) y EEUU (media de más de 200 casos al año). Los casos son más frecuentes en verano, cuando es más probable la transmisión por artrópodos, entre personas en contacto con animales, como cazadores. La bacteria se puede encontrar en agua y suelo, garrapatas y tábanos infectados, animales silvestres y de vez en cuando domésticos. El reservorio más probable son pequeños mamíferos silvestres, que adquieren la infección por picadura de garrapatas y mosquitos y por contacto con material contaminado. En ambientes acuáticos parece que los protozoos desempeñan un papel en su ciclo de vida Los humanos se infectan de varios modos: • • • • picaduras de artrópodos (garrapatas, tábanos, mosquitos) manejo de tejidos y fluidos de animales (enfermedad de los cazadores, “fiebre del co‐ nejos”) contacto o ingestión de agua, alimento o suelo contaminados inhalación de aerosoles infectados (ej., al usar cortacéspedes), como es el caso repeti‐ do en la isla Martha’s Vineyard (Massachusetts). El potencial bioterrorista de la tularemia es muy alto, especialmente por inhalación de una cepa virulenta liberada, debido a su altísima infectividad tras aerosolización (<10 UFC). Un brote de tularemia neumónica, especialmente en sitios que habitualmente no han tenido an‐ tes tularemia, debería encender las alarmas de sospecha de ataque bioterrorista. (Otra ruta de liberación intencionada en ataque podría ser la contaminación del agua). • La OMS calculó que la liberación de 50 kg de cepa virulenta de tularemia sobre una ciudad de 5 millones de habitantes podría ocasionar 250.000 enfermos severamente incapacitados y 19.000 muertes. El CDC estimó que el coste de un ataque de este tipo podría ser de 5.400 millones de dólares por cada 100.000 personas 25 • • • Parece ser que un brote de tularemia en soldados soviéticos y alemanes durante la II Guerra Mundial pudo deberse a la liberación intencionada por parte de los rusos. Da‐ tos sobre la batalla de Stalingrado (1942‐1943), aunque esto se ha puesto en duda, atribuyéndose a las míseras condiciones del asedio nazi, que estimularían un brote na‐ tural muy grave. Muchos países, incluyendo Japón y EEUU, han estudiado, convertido en arma y alma‐ cenado F. tularensis. Los EEUU almacenaron armas de tularemia durante los años 60 del siglo XX. La URSS desarrolló armas en los años 90 Presentaciones clínicas Tras un periodo de incubación medio de entre 3 y 5 días pueden aparecer siete formas clínicas, dependiendo de: • • • la ruta de inoculación o piel o membranas mucosas o tracto gastrointestinal o ojos o tracto respiratorio dosis del inóculo virulencia (tipo A o B) En casi todos los casos el inicio de la tularemia es abrupto, con fiebre, escalofríos, dolor de cabeza, mialgia, dolor articular, dolor de garganta, y a veces náuseas, vómitos y diarrea. Tularemia respiratoria • Deriva de la inhalación de aerosoles (neumonía primaria o tularema por inhalación) o deriva de dispersión hematógena desde un sitio distal (neumonía secundaria). • Se presenta como una enfermedad de tipo gripal aguda, con signos prominentes respi‐ ratorios. Con fiebre, escalofríos, dolor de cabeza, dolor muscular, dolor articular, tos seca, faringitis y dolor de pecho pleurítico. Las radiografías muestran evolución desde infiltrados peribronquiales a bronconeumonía, efusión pleural y linfadenopatía hiliar. Sin tratamiento puede convertirse en una neumonía grave, con fallo respiratorio, for‐ mas sistémicas y muerte. Tularemia ulceroglandular (80%) • Surge por manejo de pieles de animales contaminados o por picadura de artrópodos. • Pápula en el sitio de inoculación, asociada con síntomas como fiebre y dolores. La le‐ sión puede ser prurítica, y se agranda hasta pústula, que se rompe y se convierte en una úlcera dolorosa, a veces cubierta de escara. • La lesión va acompañada de agrandamiento de uno o más ganglios linfáticos regiona‐ les, que pueden llegar a abrirse liberando material caseoso. La linfadenopatía puede persistir hasta 3 años. 26 Tularemia glandular (5­10%) • Se presentar con linfadenopatía y fiebre, pero sin úlcera. Tularemia oculoglandular (1­2%) • Ulceración de la córnea que produce conjuntivitis purulenta, edema periorbital, nódu‐ los o ulceración conjuntivos, dolor y acompañada por linfadenopatía tierna preauricu‐ lar o cervical. Tularemia orofaríngea • Se suele desarrollar faringitis exudativa o amigdalitis • Se puede desarrollar estomatitis • Absceso retrofaríngeo o supuración de los nódulos linfáticos regionales Tularemia tifoide • Por ingestión o inhalación • Síndrome agudo de tipo gripal, a menudo con diarrea y vómitos, dolores de cabeza y musculares y de articulaciones, escalofríos, rigor, pérdida de peso. Tularemia septicémica • Grave y potencialmente fatal • Complicación de cualquiera de las otras formas de tularemia • Al comienzo suele haber signos inespecíficos (fiebre, diarrea, dolor abdominal, vómi‐ tos) • Luego hay una fase toxémica, con coagulación diseminada intravascular, hemorragias, distrés respiratorio agudo, confusión, fallo orgánico y coma. En resumen: zoonosis ocasionada por una de las bacterias más infecciosas que existen (unas 10 UFC), cuyo reservorio es una amplia diversidad de mamíferos pequeños, y que se puede transmitir a humanos por picadura de vectores artrópodos, por contacto con tejidos de ani‐ males infectados, por inhalación de aerosoles o por ingestión de agua y alimentos contami‐ nados. Con varias presentaciones clínicas, a menudo con inicio inespecífico parecido a proceso gripal. La tularemia respiratoria se puede convertir en una neumonía grave y la mayoritaria ulceroglandular (pápula Æ pústula Æ úlcera dolorosa) va acompañada de una linfadenopatía persistente. Todas las formas pueden complicarse en septicemia. Patogénesis molecular Hay varios genomas de Francisella secuenciados. Tienen unos 1.8 Mb de tamaño. Se ha detec‐ tado una isla de patogenicidad de unas 30 kb, exclusiva del género (FPI), y que se requiere para la supervivencia de la bacteria en las células hospedadoras. Parece que la subespecie holarcti‐ ca ha evolucionado recientemente (F. novicida Æ F. tularensis tularensis Æ F. tularensis holarctica) y se ha dispersado rápidamente. El éxito de Francisella como patógeno está asociado a su capacidad para sobrevivir y multipli‐ carse dentro de una amplia variedad de células. Al entrar en el mamífero, se dirige a los macró‐ fagos, pero también a neutrófilos, dendríticas, hepatocitos, etc. 27 El ciclo de vida intracelular dentro de las células fagocíticas: • • • Entra por un tipo especial de fagocitosis (“looping”) dependiente del factor C3 del complemento y de su receptor C3R. También puede entrar por otro tipo de mecanis‐ mos (receptores de manosa, FcγR, etc)‐ Tras su internalización altera los procesos bactericidas normales del fagocito: o Impide la inducción del estallido respiratorio, con lo que evita o minimiza la exposición a ROIs como superóxido. o Altera la maduración del fagosoma, de modo que solo interactúa transitoria‐ mente con componentes de la red endocítica de tráfico: Al principio su compartimento recibe pequeñas cantidades de marca‐ dores endosómicos tempranos (EEA1) y endo‐lisosómicos tardíos (CD63, LAMP1, LAMP2). La vacuola que contiene a Francisella no recibe moléculas de la hidro‐ lasa ácida catepsina D, y no se fusiona con los lisosomas o Además, escapa del fagosoma y entra en el citosol, donde se multiplica (4‐30 horas tras el inicio de la infección). Este escape es por un mecanismo descono‐ cido que implica la degradación de las bicapas lipídicas, y que depende de ge‐ nes existentes dentro de la isla de patogenicidad (FPI). Al final, mata a la célula. Se ha visto que a veces, antes de matarla vuelve a entrar en una vesícula por autofagia de la célula hospedadora. Aún se desconoce mucho sobre posibles determinantes de virulencia y patogenicidad, debido en parte a que la genética de la especie está todavía en su infancia. La FPI está duplicada en las dos principales subespecies. Contiene 17 genes, la mayoría reque‐ ridos para la patogenicidad. Algunos de ellos codifican elementos de un sistema de secreción similar a los de tipo VI descritos desde hace poco en otras especies. Los genes forman dos ope‐ rones, inducidos intracelularmente y regulados también por hierro y peróxido de hidrógeno. Diagnóstico Difícil diagnóstico. • • • • Examen directo de secreciones, exudados o biopsias con anticuerpos o inmunohisto‐ química Difícil de cultivar Riesgos de manejo en laboratorio para el personal Ensayos de PCR o ELISA, aunque aún no evaluados del todo para tularemia pulmonar Tratamiento • Antibióticos: o estreptomicina y gentamicina como tratamiento de elección, 10 días o ciprofloxacino u ofloxacino como alternativa • No se requieren medidas de aislamiento para los pacientes neumónicos • Profilaxis post‐exposición: aminoglucósidos, doxiciclina, cipro. 28 • Vacunas: o vacuna LVS, atenuada por pasajes sucesivos de la subespecie holarctica, y que parece proteger frente a las formas ulceroglandular y neumónica. Fue desarro‐ llada en la URSS y transferida a EEUU en 1956, donde fue aprobada por la FDA como vacuna IND (para investigación, no licenciada). Fue usada para vacunar a personal de los laboratorios militares (USAMRID). A pesar de su éxito, la igno‐ rancia sobre el mecanismo de su atenuación y el que posea virulencia residual por vacunación vía aerosol ha limitado su utilidad y ha sido eliminada de la lis‐ ta IND de la FDA. o Intentos de vacunas subunitarias, aunque por ahora con poco éxito, entre ellas una basada en LPS. o Nuevos intentos de vacunas vivas atenuadas, mutando genes en las subespe‐ cies virulentas, quizá mejor el tipo B. Habrá que eliminar algún determinante bacteriano implicado en la supresión inicial de la respuesta inmune del hospe‐ dador (ello es especialmente cierto en la tularemia respiratoria, que es la más difícil de prevenir con vacunas). Toxina botulínica Introducción La toxina botulínica (BoNT) es el compuesto más tóxico que se conoce. Los siete serotipos de la neurotoxina botulínica están producidos por cepas de Clostridium botulinum (en un par de serotipos por conversión lisogénica). Esta es un bacilo anaerobio Gram‐positiv formador de endosporas. Dos de los serotipos se han usado con éxito en medicina: • • BoNT/A, comercializada como Botox (por Allergan) o como Dysport (por Ipsen) BoNT/B, comercializada como Myobloc (de Solstice Neurosciences) Se han aprobado para: o o o o Tratamiento de hiperfunción muscular Tratamiento de disfunción autónoma Alivio de dolor Igualmente (FDA, 2002) para el tratamiento de arrugas verticales entre las ce‐ jas, pero oficialmente no de otros tipos de arrugas faciales Cuando se ingiere, la toxina se absorbe por duodeno y yeyuno, entra en circulación sanguínea y alcanza las sinapsis colinérgicas periféricas (neuromusculares), uniéndose a los terminales presinápticos y en los lugares colinérgicos autónomos. La unión impide la liberación de la acetilcolina, interrumpiendo la neurotransmisión al músculo, lo que ocasiona la parálisis fláci‐ da. El botulismo es una parálisis fláccida que comienza en la cabeza, cuello y extremidades superiores, con disfunciones oftalmológicas (visión borrosa, ptosis –caída de párpados— y 29 visión doble). La parálisis se amplía a las partes inferiores del cuerpo. En los casos más graves la parálisis del diafragma y de los músculos intercostales causa colapso respiratorio y muerte. El botulismo humano está ocasionado por los serotipos A, B, E y en casos raros, F. La toxina es 100.000 veces más potente que el gas sarín. • • La dosis letal intravenosa de BoNT/A está entre 1 y 5 ng/kg. (i.v., i.m. o i.p.) La DL50 por inhalación es de 3 ng/kg Los aerosoles de toxina botulínica pueden ser usados como arma biológica, así como conta‐ minación de alimentos o agua con la toxina o con la bacteria productora. • • • • • Es posible que varios países la hayan desarrollado y almacenado. Tras la Primera Guerra del Golfo, se descubrieron 19.000 litros de toxina botulínica en Irak, cantidad suficiente para matar varias veces a la población mundial. Recordemos que la secta japonesa Aum Shinrikyo intentó tres veces (sin éxito) hacer daño liberando toxina en aerosol. Ello arroja dudas sobre el potencial de su uso como arma biológica efectiva. Se ha calculado que la liberación en un punto de aerosol de toxina botulínica causaría muerte o incapacitación del 10% de la población Un estudio de 2005 calculó que la liberación de unos pocos microgramos de BoNT/A en el suministro de leche de una ciudad causaría multitud de víctimas. ¿Necesitamos más pruebas de lo terrible que puede ser esta toxina? Patología • Corto tiempo de incubación (12‐72 h de media). En forma de aerosol es casi inmediato, menos de 1 hora tras la exposición • Cualquiera que sea la ruta, es una parálisis aguda sin fiebre, simétrica, descendente, fláccida, que comienza en la cabeza. • La afección de múltiples nervios craneales produce: o Diplopía (visión doble) o Ptosis (caída de párpados) o Visión borrosa o Pupilas ensanchadas o Fotofobia o Aflojamiento facial o Disfonía, disfagia y disartria • A esto sigue una parálisis de músculos esqueléticos descendente y simétrica, con hipo‐ tonía, flojera en cuello y brazos, con ulterior afección de músculos respiratorios y dis‐ tales. • La parálisis de músculos intercostales y del diafragma puede llevar a la muerte por parálisis respiratoria. • En el botulismo transmitido por alimentos se aprecia náusea, vómitos y diarrea. 30 Mecanismo de acción de la toxina botulínica Las toxinas botulínicas (BoNT) se producen como una protoxina proteíca de cadena sencilla, que se proteoliza generando la toxina activa, que es una dicadena mantenida por un puente disulfuro. • • La cadena pesada (HC, 100 kDa) contiene dos dominios o Dominio HC de unión a receptor celular o Dominio HN de translocación Estos dominios son necesarios para la captación de la toxina por parte de la neurona por endocitosis mediada por receptor La cadena ligera (LC), de 50 kDa contiene el dominio catalítico (endopeptidasa depen‐ diente de Zn) que rompe proteínas celulares de tipo SNARE. El mecanismo es como sigue: 1. La BoNT se une mediante su dominio Hc de la cadena pesada a receptores (gangliósi‐ dos y aceptor proteico) de la membrana plasmática del terminal presináptico de la mo‐ toneurona. 2. Entonces la BoNT es internalizada mediante endocitosis mediada por receptor en un compartimento endocítico. 3. El compartimento vesicular se acidifica, con lo que la cadena pesada sufre un cambio conformacional en el dominio HN de translocación. Esto hace que se forme un poro que atraviesa la membrana del endosoma. 4. Entonces (parece que) la cadena ligera atraviesa la membrana de la vesícula y pasa (se transloca) al citosol del terminal neuronal, por rotura (reducción) del puente disulfuro que la mantenía unida a la cadena pesada. 5. Una vez en el citoplasma, la cadena ligera, mediante su actividad Zn‐endopeptidasa rompe selectivamente proteínas de tipo SNARE de la neurona: o VAMP (sinaptobrevina) o SNAP‐25 o Sintaxina 1 Las proteínas SNARE forman el núcleo de la maquinaria de fusión celular que permite la fusión de las vesículas presinápticas con la membrana plasmática y consiguiente exocitosis del neurotransmisor. Así pues, la rotura mediante la LC de BoNT de cual‐ quiera de las proteínas SNARE impide ese proceso de liberación del neurotransmisor, lo que ocasiona el cese de los impulsos nerviosos a lo largo del axón. En resumen: la toxina botulínica se une y entra en las terminales presinápticas de las placas motoras (uniones neuromusculares), bloqueando la liberación al espacio sináptico del conte‐ nido del neurotransmisor acetilcolina de las vesículas sinápticas, lo que ocasiona la parálisis flácida muscular. Los síntomas incluyen visión borrosa o doble, dificultar para deglutir y hablar, 31 debilidad, náuseas y vómitos. Si no se trata, muerte por insuficiencia respiratoria o cardiaca a los pocos días. Tratamiento • El tratamiento de apoyo es indispensable para evitar la muerte por fallo respiratorio, Los pacientes con fallo respiratorio deben entrar en UCIs y requieren ventilación mecánica durante 2‐7 meses • Terapia de antitoxina es el único tratamiento efectivo hasta hoy: o Infusión i.v. lenta de antitoxina equina trivalente (anti‐A, B y E), aunque da alta frecuencia de anafilaxias o Nuevos tipos: antitoxina monovalente anti‐A derivada de humanos antitoxina equina heptavalente desespeciada (sin rasgos equinos) • Estos tratamientos son inefectivos una vez que la neurotoxina ha sido captada por las neuronas. Una vez que la BoNT entra en las neuronas colinérgicas, la parálisis es rápida y la medicina es inútil • Los pacientes que sobreviven sufren durante años de disnea y astenia. La función mus‐ cular retorna a los 3‐6 meses, conforme se va regenerando nuevas ramas terminales neuromusculares. • En EEUU, vacuna IND para personal militar, pentavalente (A‐E), consistente en toxoide botulínico, pero no hay vacuna comercial. • El problema de la vacuna es que impide una eventual ulterior terapia de las enferme‐ dades citadas al comienzo de esta sección. • Futuras terapias: o Inhibidores de la actividad proteasa de la toxina. Pero esto hay que reevaluar‐ lo, ya que hace poco se ha visto que la duración de la parálisis depende más bien de la persistencia de los SNARE rotos. o Transferencia génica de proteínas SNARE que sean resistentes a la actividad proteasa pero capaces de mediar la exocitosis del neurotransmisor. Viruela La viruela es una infección vírica ocasionada por el virus de la viruela (variola), que pertenece a la familia Poxviridae, subfamilia Chordopoxvirinae, género Orthopoxvirus (que incluye virus de la viruela de monos, ectromelia murina, virus vaccinia y virus vacuno). La OMS declaró erradi‐ cada la enfermedad en 1980, tras una campaña de vacunación. Antes de destruir casi todas las muestras, su genoma fue secuenciado. Solo subsisten dos muestras legalmente reconocidas, a pesar de la intención original de destruirlas por parte de la OMS: • • En el CDC de Atlanta (Georgia), EEUU Centro estatal de investigación en Virología y Biotecnología de Novosibirsk, Rusia 32 La conservación de muestras del virus de la viruela se puede justificar por: • • • Conservar un producto de la evolución Porque no se ha logrado averiguar los determinantes genéticos de virulencia El estudio de proteínas del virus puede aportar datos sobre mecanismos de defensa de los humanos Los partidarios de su destrucción se justifican: • • • Si se necesita reconstruir el virus, se puede hacer a partir del genoma secuenciado El virus pariente de monos (90% de homología) puede emplearse para investigar Amenaza de arma biológica inadmisible El virión del virus de la viruela es muy grande (300 x 200 nm), con forma de ladrillo y nucle‐ ocápside en forma de pesa. ADN c.d. lineal. Es un virus muy contagioso y muy virulento, con 30% de mortalidad en no vacunados, y duran‐ te miles de años ha sido un azote para la humanidad, que era su único hospedador. Está cata‐ logado como de manejo en laboratorios de extrema seguridad (nivel 4). Su potencialidad como arma biológica se reconoce desde hace mucho tiempo • • • • • recuérdese el uso de sábanas contaminadas por los colonos ingleses del siglo XVIII con‐ tra los indios norteamericanos). Los japoneses intentaron convertirlo en arma durante la II Guerra Mundial. Tras su erradicación oficial, cualquier nuevo caso sería casi seguro producto de un ata‐ que intencionado por parte de alguien con alguna muestra no controlada (o accidente en alguno de los dos laboratorios oficiales). La infectividad en aerosol, alta mortalidad y gran estabilidad del virus lo hace un agen‐ te muy peligroso. Además, se podría intentar una conversión en arma a partir de los virus parientes de monos o por recombinación in vitro de variola. Rasgos clínicos La ruta de contagio más común es persona a persona, por contacto estrecho, una vez que se supera la fase asintomática. Es muy contagioso durante la primera semana de erupciones, cuando las lesiones se ulceran. Entonces, los pacientes liberan aerosoles desde las lesiones orofaríngeas, con una mayor incidencia del contagio entre humanos. • • Tras la exposición al aerosol, el virus infecta los ganglios regionales, con viremia. Se multiplica en otros órganos linfoides y bazo, hígado, médula ósea, pulmones y gan‐ glios linfáticos. 33 • • Tras una segunda fase de viremia, el virus se localiza en la mucosa orofaríngea (fase muy contagiosa), y pasa a los pequeños vasos de la dermis Æ erupciones característi‐ cas. Los virus siguen presentes en las lesiones hasta que todas las costras se desprenden en la recuperación. En estos momentos, en los que los virus quedan encerrados en la cos‐ tra dura y seca, su infectividad es menor. La viruela clásica (variola major) tiene varias formas clínicas, siendo las principales el tipo ordi‐ nario y el hemorrágico: Tipo ordinario (90% de los casos) • Fase prodrómica (2‐3 días) de inicio brusco: dolor de cabeza, fiebre de más de 40 ºC, postración intensa, dolores de espalda, pecho y articulaciones, ansiedad intensa. A ve‐ ces los adultos tienen delirios. • Luego, enantema en forma de minúsculas manchas rojas • Enseguida (1 día después), erupciones exantemáticas en la lengua, paladar, boca y oro‐ faringe, aunque también puede haber en tracto en respiratorio. Fase muy contagiosa • El virus pasa al epitelio capilar de la piel: exantema comienza como una pequeña erup‐ ción maculopapular rojiza en cara y antebrazos • Se disemina después centrífugamente al tronco, piernas y el resto del cuerpo (en 24 horas), incluso en las palmas de las manos y las plantas de los pies. • A los 2 días la erupción se vuelve vesicular (2‐5 mm) • Después, la erupción se vuelve pustular. Las pústulas (4‐6 mm) son redondas, tensas y embebidas en la dermis subyacente, permaneciendo de 5 a 8 días • Las pústulas se umbilican (depresión central) y aparece la costra. Las lesiones pueden ser aisladas, confluentes o semiconfluentes. • La muerte (30%) se produce por la toxemia asociada con los coágulos y el aumento de la presión sanguínea. Viruela de tipo hemorrágico (3%) • Es la forma más virulenta • Hemorragias en la piel o membranas mucosas, con intensa toxemia • Mortalidad de más del 90% En resumen: Se propaga por contacto directo entre personas, por fómites contaminados (ropa, sábanas) y por aerosoles. El virus entra al sistema respiratorio y durante las dos primeras se‐ manas se multiplica en macrófagos (paciente poco contagioso) Æ viremia Æ fase prodrómica con fiebre de 40ºC (2‐4 días) durante la que se infectan las mucosas orofaríngeas Æ las pete‐ quias se transforman en llagas (fase muy contagiosa) Æ virus invade epitelio capilar de la piel Æ erupciones descendentes desde cara Æ pápulas, vesículas, pústulas, escaras y descama‐ ción. Mortalidad 30%. 34 Diagnóstico • La PCR es la única forma de distinguir distintos Poxvirus. • Identificación definitiva por PCR y RFLP • Cultivo en huevos y monocapas celulares Tratamiento • Pacientes deben ser aislados cuarentena estricta en cámara de presión negativa hasta que hayan echado las costras… o hasta su muerte. • No hay tratamiento antiviral Vacunación La vacunación es por administración intradérmica por escarificación de virus vaccinia atenua‐ do. Reduce la mortalidad casi el 100%. El origen del virus vaccinia es incierto, pero no es el virus de la viruela vacuna de tipo Jenner. El virus vaccinia (de la vacuna de la viruela) no existe en la naturaleza, y puede que sea un mutante de viruela (variola) u otro poxvirus. • • • La vacuna usada en la erradicación (OMS, 1977‐1988) fue muy eficaz. Se preparó con piel viva de animales como sustrato. La reacción normal a esta vacuna es la formación de una pústula con costra, que se desprende a las 2‐3 semanas, dejando una ligera es‐ cara o cicatriz. Sin embargo, tiene una alta incidencia de efectos secundarios, normal‐ mente leves, como fiebre y exantemas. Sin embargo, un uno por mil de individuos de‐ sarrolla complicaciones como miocarditis y eritema multiforme. Las vacunas de segunda generación usan el mismo virus pero sobre sustrato tisular in vitro, con mejor consistencia y control de calidad. Entre 2002 y 2004 se vacunaron 665.000 personas en los EEUU con vacunas de este tipo. Se preparan vacunas de tercera generación atenuando o manipulando genéticamente cepas de virus vacuno Una vez erradicada la viruela, se dejó de vacunar a la población general, de modo que hoy día solo los individuos de más edad están inmunizados frente a un eventual ataque terrorista. En estas condiciones un eventual ataque tendría consecuencias desastrosas. En los EEUU se deba‐ tió la conveniencia de nuevas vacunaciones. La vacuna tiene efectividad no solo como profi‐ laxis, sino como tratamiento si se administra en las primeras fases de la enfermedad. Virus de fiebres hemorrágicas Generalidades Existen muchos tipos de virus de fiebres hemorrágicas, agrupados principalmente en cuatro familias, muchos de los cuales podrían convertirse en armas biológicas. 35 Familia Filoviridae Arenaviridae Bunyaviridae Flaviviridae Virus Ébola Marburg Lassa Machupo Junín Guanarito Sabia Virus de la fiebre del valle del Rift Virus de la fiebre hemorrágica de Crimea‐Congo Virus de la fiebre amarilla Virus de la fiebre hemorrágica de Omsk Virus de la enfermedad del bosque de Kyanasur Enfermedades Fiebre hemorrágica Fiebre hemorrágica Fiebre Lassa Fiebre hemorrágica boliviana Fiebre hemorrágica argentina Fiebre hemorrágica venezolana Fiebre hemorrágica brasileña Fiebre del valle del Rift Fiebre hemorrágica de Crimea‐Congo Fiebre amarilla Fiebre hemorrágica de Omsk Enfermedad del bosque de Kyanasur Vectores Desconocido Desconocido Roedores Roedores Roedores Roedores Roedores Mosquitos Garrapatas Mosquitos Garrapatas Garrapatas Los síntomas suelen incluir fiebre, dolores musculares, petequias (manchitas rojas). El daño microvascular puede llevar a coagulación diseminada intravascular, choque, magulladuras graves y hemorragias de las mucosas. La infección se establece con bajos números de viriones por inhalación. Los pacientes son muy infecciosos, y se requiere su aislamiento. El diagnóstico se establece por aislamiento y serolog‐ ía. Muchos de estos virus requieren laboratorios de nivel 4. La ribavirina puede tratar las fiebres hemorrágicas sudamericanas y la de Lassa (por arenavi‐ rus), así como la de Congo‐Crimea. Terapia por anticuerpos también hay para las fiebres argentina y boliviana, fiebre de Lassa y fiebre de Congo‐Crimea. Los Filovirus La familia Filoviridae constituye, junto con los Rhabdoviridae, Paramyxoviridae y Bornaviridae, el orden de los Mononegavirales, un grupo con un aparente origen común de virus envueltos de ARN negativo no segmentado, con un característico modo de replicación. Los géneros de la familia de los Filovirus son el Ebolavirus y el Margburgvirus, con cinco espe‐ cies y 19 razas reconocidas. Causan enfermedades hemorrágicas severas en humanos, para las que no hay tratamiento específico. El reservorio potencial son plantas, artrópodos, reptiles y pequeños mamíferos como murciélagos, pero no está aclarado ni el modo de transmisión a primates y humanos. Temor de que alguien los desarrolle como armas biológicas, lo que ha estimulado la investiga‐ ción desde 2002, incluyendo sobre vacunas. Brotes recientes en países africanos: Uganda, Gabón, República del Congo y Sudán. 36 • • • En 2000‐2001 hubo un brote de virus Ébola en Uganda, con amplificación del contagio en los hospitales (425 casos, con 83% de mortalidad) Brote de virus de Marburg en R. D. del Congo en 1998‐2000, donde muchos de los ca‐ sos eran jóvenes que trabajaban en las minas de oro (154 casos, con 83% de mortali‐ dad) Brote de Marburg en Angola en 2004‐2005 (374 casos, 88% de mortalidad), en el que la infección se amplificó por uso indebido de inyecciones en los centros sanitarios. Los principales mecanismos de patogénesis: • • • • • Supresión de los mecanismos de inmunidad innata y adquirida. P. ej., reducción de la producción de IFN‐γ por las células infectadas Infección de gran número de células de numerosos tejidos (ello se debe a que recono‐ cen lectinas inespecíficas de membrana plasmática). Sus primeras dianas son monoci‐ tos, fagocitos y células dendríticas La muerte celular: por inhibición de procesos celulares y de efectos tóxicos de proteí‐ nas y glucoproteínas virales Intensa respuesta inflamatoria Inducción de coagulopatía Los filovirus han sido clasificados en como agentes de clase A (los potencialmente más peligro‐ sos como posibles armas biológicas). Parece que la URSS intentó desarrollarlos como armas biológicas. Los rusos, usando un modelo en monos, han comprobado que la inhalación de bajas cantidades de viriones infectivos es suficiente para la transmisión de la enfermedad. Alternativamente, se podría usar el sistema “natural” de contagio por inyecciones y contacto directo, y además por material no aerosoliza‐ do (fómites, bebidas y alimentos). Un ataque con aerosoles no sería detectado, en el mejor de los casos, hasta pasada una semana del contagio inicial, pero para entonces las partículas en el ambiente se habrán inactivado. Brucelas Dentro del género Brucella, hay cuatro especies patógenas en humanos, transmisibles por productos animales: • • • • B. melitensis (de cabras y ovejas) B. abortus (vacuno) B. suis (cerdos) B. canis (perros) En humanos originan la brucelosis, también llamada fiebre de Malta (fiebres ondulantes o re‐ currentes). 37 Es la zoonosis más común a escala mundial, e induce una enfermedad a menudo crónica e inhabilitante, aunque con baja mortalidad. El patógeno tiene la capacidad de vivir dentro de los macrófagos, por lo que para eliminarlo se requiere tratamiento prolongado con dos antibi‐ óticos capaces de entrar en las células. La enfermedad se conoce desde antiguo, y hoy en día sigue siendo endémica de muchos paí‐ ses, con miles de casos en Siria, Irán, Turquía, México, Argelia, etc. En el Sur de Europa (S. de Italia, España, Portugal) aún se producen cientos de casos al año. Desde la II Guerra Mundial, varios países pensaron en ellas como agentes para desarrollar ar‐ mas biológicas, sobre todo por: • • • • Fácil aerosolización Estable Baja dosis infectiva (10‐100 UFC) Enfermedad no mortal pero incapacitante que en una guerra dejaría fuera de juego, durante mucho tiempo, a numerosos soldados, no solamente los enfermos sino el per‐ sonal que debería atender a los afectados. Casi cualquier nación con programas de bioarmas han recurrido a brucelas. • • • La infame Unidad 731 japonesa ya experimentó antes y durante la II Guerra Mundial Fue el primer agente convertido en arma por los EEUU (1952). Realizaron pruebas de campo con bombas cargadas de B. suis. Según Ken Alibek, en la URSS, la “empresa” Biopreparat, desarrolló cepas multirresis‐ tentes a antibióticos, que no podían ser eliminadas con tratamientos. Tenían reservas en forma líquida y seca, con 100 Tm de bacterias y con medios sofisticados para dis‐ persar el patógeno. Ensayos de campo en una isla en mitad del mar de Aral. Al final del siglo XX el interés en brucela ha decaído. Las brucelas no están en la categoría A, sino en la B del CDC. Sin embargo, aunque no es el típico agente que crearía alarma social in‐ mediata (periodo de incubación muy largo, hasta 60 días), sí tendría secuelas graves a largo plazo, especialmente por la incapacitación y complicaciones crónicas. La Brucella melitensis tiene un modo muy peculiar de invadir y comportarse dentro del orga‐ nismo humano. Carente de toxinas, las brucellas invaden la mucosa del intestino, donde son ingeridas por fagocitos. Entre el 15% y el 30% sobrevive en compartimientos cerrados dentro de las células, en un ambiente ácido, lo que limita la llegada de los antibióticos. Características clínicas La brucelosis humana se manifiesta clínicamente de muy variadas formas: puede hacerlo de forma aguda, que a su vez puede transformarse en una forma recurrente o definitivamente una forma crónica. 38 La fiebre acompañada de escalofríos (lo que sucede cuando existe bacteriemia), o bien una fiebre recurrente (ondulante) o crónica. Una sudoración maloliente es un dato muy fiable para el diagnóstico. En la exploración física se detectan aumento de tamaño de los ganglios linfáti‐ cos (adenomegalias), del hígado (hepatomegalia) y del bazo (esplenomegalia), debido a la in‐ vasión de células del sistema retículo‐endotelial. Complicaciones • • • • Del sistema osteoarticular, bajo tres formas clínicas distintas: o Artritis normalmente en articulaciones de rodilla, caderas, tobillos y muñecas. o Sacroileítis: afectación del hueso sacro en su articulación con el hueso ilíaco o Espondilitis; afectación de las vértebras, sobre todo de las lumbares Las que afectan al sistema de la reproducción: epidídimoorquitis y riesgo de aborto Afecciones del hígado es frecuente (hepatitis brucelósica) y del sistema nervioso cen‐ tral (meningitis, encefalitis, abscesos cerebrales, etc.), menos frecuentes Endocarditis es la principal causa de muerte en el curso de la brucelosis. Suele requerir sustitución quirúrgica de la válvula aórtica si no se diagnostica precozmente y no res‐ ponde al tratamiento antibiótico. Patogénesis • • La patogénesis de la brucelosis es única. Las brucelas no tienen toxinas, pero invaden la mucosa intestinal y se introducen en los fagocitos (profesionales y del SRE), usando parte del sistema citoesquelético de la célula, donde sobreviven en compartimentos ácidos especializados y se multiplican dentro de ellos sin interrumpir el ciclo y la fun‐ ción celular. Inhiben la secreción de citoquinas, especialmente del TNF‐α. Predominan las respues‐ tas celulares. Diagnóstico • • • • • Hemocultivo Aislamiento en cultivo, más fiable del aspirado de médula ósea Serología: Test de aglutinación ELISA PCR, incluida la reciente rtPCR (en tiempo real) Tratamiento Antibióticos combinados que entren en la célula, tiempo prolongado • • Doxiciclina (6 semanas) + estreptomicina (2‐3 semanas) No hay vacuna 39 Modificación genética de microorganismos La URSS realizó investigación en modificación genética de microorganismos para acentuar ras‐ gos agresivos como armas biológicas. Ejemplos de posibles modificaciones: • • • • • • • • Apilamiento de genes de resistencia a antibióticos y fármacos Expansión del rango de hospedadores y del tropismo celular Conversión de comensales o patógenos moderados en cepas virulentas y letales Incorporar genes de toxinas letales Insertar nuevos genes en patógenos para alterar y quebrar la respuesta inmune o incorporar genes con citoquinas inapropiadas: ejemplo: alteración de la viru‐ lencia del virus de la viruela murina para que expresara IL‐4, lo que lo hacía ex‐ traordinariamente letal para razas resistentes comunes de ratones o usar ARNi Cambiar rasgos antigénicos para evasión de mecanismos de inmunidad Creación de nuevos patógenos con pequeños genomas por biología sintética (cfr. la re‐ cienta hazaña de Craig Venter) Creación de agentes específicos hacia ciertas etnias En un documento no clasificado de la CIA (2003) se decía al respecto: “los avances en biotecnología tienen el potencial de crear un armamento biológico mu‐ cho más peligroso… Los agentes biológicos manipulados por ingeniería podrían ser pe‐ or que cualquier enfermedad conocida por los humanos” Estatus sobre las vacunas • • • • Peste: La vacuna norteamericana licenciada ya no está disponible. Para nueva vacuna hay que hacer investigación sustantiva para definir los antígenos de virulencia esencia‐ les que se puedan emplear para una vacuna multivalente que pueda ser efectiva con‐ tra bacilos pestíferos manipulados genéticamente. Tularemia: no hay una vacuna comercial por ahora, pero existe una viva atenuada en investigación, para proteger a personal de laboratorio bajo las regulaciones IND (Ley de Nuevas Drogas bajo Investigación). Fiebre Q: vacuna IND usada habitualmente para personal militar en los laboratorios Fiebres hemorrágicas: del gran complejo de virus de fiebres hemorrágicas, el único ejemplo de vacuna licenciada es la de la fiebre amarilla. Del resto de virus, tenemos: 40 Contra el Ébola: en investigación, en la que hay un cebado con ADN recombi‐ nante y estimulación con vectores de adenovirus recombinantes. Encefalitis transmitidas por garrapatas: existe una vacuna en Europa Tuberculosis: existe la BCG, pero se necesita urgentemente nuevas vacunas con mayor eficacia o • • 41 Respuesta al bioterrorismo (biodefensa) Las armas biológicas como supuestas armas de destrucción masiva tienen más que ver con las amenazas y miedos asociados a los brotes de enfermedades infecciosas naturales, debido a una serie de factores: • • Naturaleza invisible del ataque Gran alarma y disrupción social incluso en ataques limitados (recordar lo acaecido con los ataques de 2001). Parecido con lo ocurrido con brote de SARS de 2003. La biodefensa es el conjunto de medidas para la prevención y actuación frente a una alerta sanitaria ante un eventual ataque bioterrorista. Esta defensa y respuesta sanitaria debe estar prevista y adecuarse a criterios epidemiológicos suficientemente contrastados. (ver gráfico con aumento de citas con la palabra “biodefensa”) Tras la caída de los regímenes socialistas europeos y el final de la Guerra Fría, la preocupación sobre las armas biológicas se desplazó desde la amenaza a una guerra biológica hacia la de ataques terroristas. Ello se acentuó por la confluencia de varias tendencias: • • • • Enfermedades infecciosas emergentes y reemergentes Terrorismo con miles de víctimas (WTC, 11 de septiembre de 2001) Revelaciones de violaciones del acuerdo BWC por parte de la URSS e Irak Avances en biotecnología, accesibilidad y relativa facilidad de ese conocimiento. Papel de la industria. Problemas del “doble uso” La superposición de los ataques terroristas de 2001 con las cartas del carbunco lograron unir ambas cosas en el imaginario colectivo. Tras los ataques de 2001, muchos países han aprovechado para establecer o reforzar progra‐ mas de anticipación y biodefensa: • • • • Ejercicios y simulaciones de ataques y medidas defensivas: o Simulación “New Watchman” de la Unión Europea (2005) sobre un ataque con viruela o Simulación “Tormenta Atlántica” de la OTAN de brotes múltiples simultáneos de viruela en Europa Regulaciones sobre investigación científica “sensible” Depósitos nacionales de fármacos y vacunas Sistemas de vigilancia epidemiológica y respuesta frente a infecciones emergentes, ya sea por mecanismos naturales o por liberación intencionada. o La OMS tiene 42 o o o Departamento de Vigilancia y Respuesta de Enfermedades Declarables, CSR) Red Global de Alerta y Respuesta frente a Brotes Epidémicos, GOARN) En los EEUU 2002: Ley de Seguridad de salud pública y de preparación y respuesta fren‐ te al bioterrorismo. Define los “agentes seleccionados”, cuya obtención está ahora muy regulada 2005: Ley que desarrolla el control de posesión, uso y transporte de los agentes biológicos 2003: creación del Departamento de Seguridad Nacional para coordinar respuestas frente a bioterrorismo. Gestión del Sistema Nacional de Ges‐ tión de Incidentes (NIMS) Departamento de Salud y Servicios Humanos, que dirige el CDC. 9 Los Centros para la Preparación de la Salud Pública se establecie‐ ron para reforzar la respuesta frente al bioterrorismo 9 Red de Laboratorios de Respuesta (LNR), asociada con laboratorios del FBI y la Asociación de Laboratorios de Salud Pública (APHL). La LNR establece la coordinación entre labs a nivel local, estatal, fe‐ deral, militar, internacional, etc. Directrices y protocolos de la ASM en coordinación con el CDC y los APHL para estándares de análisis clínicos microbiológicos En Europa en 1998 se creó la Red de Vigilancia Epidemiológica y Control de las En‐ fermedades Transmisibles el comité de seguridad sanitaria (HSC) de la UE opera un sistema de alerta rápida (RAS‐BICHAT) en 2002 se crea la red DG‐SANCO (Dir. Gen. de Sanidad y Protección de los Consumidores de la Comisión Europea), que coordina acciones entre paí‐ ses y Redes como 9 Euronet‐P4 (Red de Respuesta de la Unión Europea para Infeccio‐ nes Virales de tipo P4) 9 ENIVD (para el diagnóstico de enfermedades virales importadas) 9 GHSAG (para laboratorios que estudian infecciones de bacterias intracelulares) Lo más importante fue la creación (2004) del Centro Europeo para la Pre‐ vención y Control de las Enfermedades, ECDC), inaugurado en Estocolmo en 2005, que se encarga de vigilancia epidemiológica, alerta precoz y res‐ puesta rápida. En España, el Ministerio de Sanidad y Consumo creó en 2003 la Unidad de Alertas y Emergencias integrada en el Centro Nacional de Microbiología (UAE‐CNM) dentro del Instituto de Salud Carlos III (ISCIII). 43 Fases de un programa de respuesta a un ataque bioterrorista Fases (según el CDC): 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Planificación Detección Diagnóstico Investigaciones Tratamientos Comunicación Entrenamiento Fase de planificación Interacciones y colaboración en múltiples niveles (estatal o federal, regional‐provincial, local, con distintos Departamentos, Instituciones y Agencias. Papel para administradores, epidemió‐ logos, personal de laboratorios, especialistas en medio ambiente, personal sanitario, psicólo‐ gos, comunicólogos, etc. Fase de detección Sistemas públicos de vigilancia sanitaria. • • Papel del personal sanitario en no solo informar sobre enfermedades declarables, sino cualquier número inusual de casos de cualquier enfermedad. Papel de la policía, servicios de urgencias, hospitales, centros de toxicología, farmacias, veterinarios, etc. Se necesitan nuevos sistemas de vigilancia sindrómica, en los que se incluirán síndromes como disnea, neumonía, erupciones, náuseas, diarreas, vómitos, encefalitis, etc. Desde los ataques de 2001 son cada vez más importantes. • • • • • Estos sistemas registran las visitas a urgencias y las admisiones hospitalarias junto con los síntomas asociados a dichas visitas. El objetivo es detectar de forma casi inmediata un posible evento de ataque bioterrorista. Se basan en teoría matemática de detección de señales y toma de decisiones. Requieren cooperación entre expertos de salud pública, epidemiólogos, bioestadísiti‐ cos, economistas e informáticos. Uno de esos sistemas ya se probó durante los JJ.OO. de Invierno en Salt Lake City (2002). Su éxito dependerá del modo en que se integren en el Sistema Nacional de Sa‐ lud Pública. Por ahora siguen teniendo problemas de evaluación y estandarización de la recogida de datos y de los síndromes 44 Claves para hacer informes: • • • • • agente inusual asociado con enfermedad sencilla o múltiple en una o más zonas (ej.: viruela, peste neumónica, carbunco pulmonar, fiebres hemorrágicas… en países des‐ arrollados) morbilidad o mortalidad mayor de la esperada para un agente conocido en la zona mayor número de personas afectadas con el mismo síndrome o enfermedad o causa de muerte en la misma o distintas zonas presentación inusual de la enfermedad que afecta una población o área geográfica no habitual, o en una época del año extraña método de transmisión inusual o enfermedad animal concurrente Fase de diagnóstico El diagnóstico se hace según el cuadro sindrómico: • • • • cuadro clínico, síntomas y signos antecedentes por anamnesis manejo terapéutico de los pacientes antes de conocer el diagnótico control de los contactos y posibles medidas de aislamiento Necesidad de entrenar al personal sanitario en diagnosticar enfermedades que no han visto durante su formación a causa de su inexistencia o rareza. Dotación en los laboratorios de análisis clínico. Red de laboratorios de distinto nivel, con agili‐ zación del envío de muestras “hacia arriba”, a laboratorios especializados y de referencia en diagnosticar ciertos agentes. Necesidad de seguir desarrollando diagnósticos rápidos, como los basados en pruebas molecu‐ lares (rtPCR, microrarrays, biosensores, etc). Computerización y comparación a distancia de las muestras (on‐line) Fase de Investigaciones Papel central de los epidemiólogos aplicados. El CDC tiene un Servicio de Inteligencia Epidémi‐ ca, con personal a nivel estatal (en hospitales) y en el centro de Atlanta (CDC). Apoyo de labo‐ ratorios para procesar rápidamente las muestras clínicas o ambientales y pronta generación de informes. Fase de tratamiento Se necesita una evaluación rápida del método más adecuado de tratamiento. Sistemas Nacionales de almacenamiento de fármacos y vacunas. Fase de comunicación Importante evitar el pánico y la histeria. La información a distribuir debe ser preparada de modo específico para el grupo al que va dirigida, sea profesional o el gran público. 45 Responsabilidad de los medios de comunicación y empleo de Internet. Entrenamiento Todo el personal debe formarse y entrenarse de acuerdo con su responsabilidad: uso de mate‐ riales escritos, Internet, programas educativos, etc. Ejercicios de mesa, simulaciones “realis‐ tas”, etc. Ambigüedades y paradojas de la biodefensa Como se hizo patente en el programa soviético, convertir en arma un agente no es empeño que esté al alcance de cualquiera, y desde luego, aparte de estados, no sería fácil en ausencia de enorme financiación y empleo de laboratorios bien ocultos. Por otro lado, las dificultades operativas hacen que las armas biológicas sean difíciles de usar de modo seguro y efectivo. Además, dado su modo de actuación silencioso y con plazos tem‐ porales, no parece que sea la manera más efectiva de llamar la atención de la población. Su‐ poniendo que se pudiera distinguir de un brote natural, tendría que ser un ataque que produ‐ jera una gran alarma y disrupción que permitiera que los medios de comunicación transmitie‐ ran el mensaje pretendido por el grupo terrorista. Los grupos mejores candidatos a usar armas biológicas son: • • • los que se dirigen a una audiencia genérica mensajes centrados en lo apocalíptico y destructivo tienen una mala relación con el resto de la sociedad (Aum Shinrikiyo, Al Qaaeda) Por otro lado, algunas medidas encaminadas a la biodefensa de hecho pueden favorecer la idea y métodos de ataques bioterroristas. Las prácticas de seguridad son causa y a su vez efec‐ tos de amenazas (amenaza Æ biodefensa Æ más amenaza). Aspectos políticos en bioseguridad y bioterrorismo La Convención sobre Armas Biológicas (BWC) Actualmente hay 159 países miembros de la Convención y 15 signatarios que no la han ratifi‐ cado. El acuerdo cubre todas las fases del proceso de producción de armamento biológico, excepto la investigación. En el acuerdo se reconocía el problema del doble uso, de modo que prohíbe malos propósitos más que cosas: se prohíben todos los propósitos distintos de los pacíficos. La debilidad de la BWC fue su incapacidad para suministrar criterios para separar investigación ofensiva de investigación defensiva, y su falta de previsiones sobre inspección y verificación in situ. No hay maneras efectivas de obligar al cumplimiento. 46 • • En 1999, la Agencia de Reducción de Amenaza (DTRA) de los EEUU dirigió el llamado Proyecto Baco (“Bacchus”): un grupo de científicos recibió 1.5 millones de dólares para crear unas instalaciones de fabricación de imitación de armas biológicas a partir de componentes de fácil acceso. Usaron Bacillus thuringiensis y B. globigii como “simula‐ dores” de B. anthracis. Obtuvieron todo lo que necesitaban sin levantar sospechas y lograron casi 1 kg de simulador bacteriano seco con tamaño de partículas entre 1 y 5 µm, ideales para aerosolizar. Muchos han dicho que esta investigación violaba los acuerdos del BWC o que al menos podía ser percibido así por otros países. El nuevo Centro de Caracterización de Amenazas Biológicas en el NBACC (Centro Na‐ cional de Análisis Biodefensa y Contramedidas) también es probable que levante sos‐ pechas en la comunidad internacional. Su director afirmó que “tenemos que dejar abierta la posibilidad de que fabricar un patógeno podría ser necesaria para la investi‐ gación defensiva si el gobierno cree que otro país ya ha desarrollado ese patógeno”. En julio de 2001, tras más de 6 años de conversaciones, hubo un intento de modificación para reforzar los controles, intentando un “Protocolo” para obligar a inspecciones incluso de insta‐ laciones farmacéuticas sospechosas, pero tampoco se logró un acuerdo vinculante. Ello se debió, sobre todo, a la oposición de los EE.UU. (con Bush ya como presidente), que argumen‐ taba que la inspección de instalaciones de doble uso podría facilitar el espionaje industrial de información protegida por derechos de propiedad de las empresas farmacéuticas y biotec‐ nológicas y de secretos de defensa. Esta cuestión había sido perjudicada por una inspección intrusiva de las plantas de Pfizer en Indiana y Connecticut bajo el Acuerdo Trilateral (1992) entre Rusia, EE.UU. y R.U. El acuerdo, que era solo para visitas, se convirtió en inspecciones. Esto, junto con las falsas acusaciones por parte de Rusia de que EE.UU. seguía haciendo I+D en bioarmas, logró que finalmente no hubiera compromisos de inspecciones de control de cumplimiento. Hay propuestas para reforzar el BWC introduciendo no solo códigos de conducta de los cientí‐ ficos, sino haciendo responsables a científicos, personalmente o como grupos, (no solo a go‐ biernos) del desarrollo de armas biológicas. El tema de la responsabilidad personal ha sido abordado de modo muy vago por la BWC. La cuestión del doble uso En comparación con las armas nucleares, las biológicas son relativamente fáciles y baratas de obtener. La información básica es de dominio público y ahora está accesible en Internet, además de en revistas científicas y en formato electrónico. Además, la información en biología siempre ha circulado libremente. El dilema del doble uso alude a escenarios en los que los resultados de investigaciones científi‐ cas bienintencionadas se pueden usar tanto con fines beneficiosos como con ánimo de causar daño, amenazar a la población y crear pánico. 47 En los últimos años ha habido varios casos de publicaciones que implican un posible doble uso y que han originado controversia. • • • • Investigadores australianos insertaron el gen de la IL‐4 en el virus de la viruela murina con la intención de esterilizar ratones como medida de control de plagas. Pero para su sorpresa lo que salió de allí fue una super‐cepa de virus que mataba a ratones resisten‐ tes al virus normal y a los ratones que habían sido vacunados contra el virus normal. Este resultado implicaba que la misma técnica podría usarse para fabricar cepas de vi‐ rus de viruela humana resistentes a la vacuna (Journal of Virology, 2001). Investigadores de la SUNY sintetizaron de la nada un virus vivo de la polio: simplemen‐ te usando los mapas y secuencias del material genético publicado libremente en Inter‐ net, encargaron a una empresa por correo electrónico la síntesis del ADN necesario (Science, 2002). Los autores declararon que querían avisar de esta forma de que los te‐ rroristas podrían fabricar un arma biológica sin necesidad de obtener un virus natural. Usando secuencias ya publicadas de dominio público, investigadores manipularon una proteína (SPICE) producida por el virus de la viruela, revelando el modo en que dicha proteína vence al sistema inmune. Aunque el hallazgo puede abrir caminos a desarro‐ llar medicamentos, igualmente revela el modo en que se puede aumentar la virulencia del virus de la vacuna (vaccinia) contra la viruela (PNAS, 2002). En un artículo en Science (2005) se emplearon técnicas genómicas sintéticas para re‐ construir el virus de la famosa “gripe española” que mató a más de 50 millones de per‐ sonas entre 1918 y 1919. Cada uno de estos trabajos suscitó una gran controversia dadas sus implicaciones para las ar‐ mas biológicas. Algunos dijeron que no se debían haber publicado ni siquiera haber permitido los experimentos. Como mínimo, se tenía que haber modificado o eliminado la sección de ma‐ terial y métodos. Políticas sobre el doble uso En agosto de 2002, la Sociedad Americana de Microbiología (ASM) adoptó nuevos criterios editoriales para la publicación de trabajos en sus revistas, requiriendo que los revisores (refe‐ rees) informen a los editores sobre manuscritos que contengan información que “podría ser mal usada o podría suponer una amenaza a la salud pública”. Su impacto ha sido relativamente liviano: de los casi 14.000 artículos enviados a la ASM en 2002, 313 manuscritos sobre “agen‐ tes selectos” (bajo escrutinio) recibieron revisión especial y solo dos necesitaron escrutinio adicional por el pleno del comité de la ASM. En 2003 (antes del estudio citado sobre la gripe) un grupo de editores y autores de las revistas Science, Nature, PNAS y la ASM publicó una “Declaración sobre publicaciones científicas y se‐ guridad”, indicando que dichas revistas escrutarían cuidadosamente los originales recibidos para cuestiones de “seguridad” y que cuando “el daño de publicar un artículo sobrepasara los potenciales beneficios sociales, el original habría de ser modificado o no se publicaría”. 48 En 2004, el NRC emitió un influyente informe titulado “Investigación biotecnológica en la era del terrorismo” (informe Fink), que entre otras cosas • • • • pedía mayor formación para la comunidad científica acerca del doble uso recomendaba aumentar el papel de los comités de bioseguridad institucional para que incluyera la revisión de propuestas de posible doble uso recomendaba la auto‐gobernanza de la comunidad científica (en contra de censura gubernamental) y pedía la constitución de un nuevo comité asesor que aconsejara al gobierno. De hecho, un comité del tipo pedido se estableció en 2004, el Comité Científico Nacional Ase‐ sor para la Bioseguridad (NSABB), y sus grupos de trabajo han estado desarrollando criterios para identificar investigación de posible doble uso, herramientas para controlar la disemina‐ ción de información sensible, códigos de conducta, recomendaciones políticas sobre biología y genómica sintéticas y medios para la colaboración internacional. Los artículos pueden ser en‐ viados al NSABB para su revisión, pero no es obligatorio. ¿Es fiable dejarlo todo a la autorregulación de los científicos? • • • Los científicos carecen de competencia en temas de seguridad. Además, tienen conflictos de intereses, en la medida en que publicar es esencial para muchos en su progreso profesional Conflicto entre promoción de seguridad y progreso de la ciencia. Ninguno de los dos debe prevalecer de modo absoluto. Pero entonces, ¿es deseable un sistema de control gubernamental sobre la publicación cientí‐ fica? Se lograría seguridad, pero a costa de la libertad académica. El tema del doble uso complica el diseño de las políticas hacia la ciencia: cómo seguir apoyan‐ do la investigación y diseminación de conocimiento beneficioso que en buena parte está reali‐ zado por actores independientes del estado, por lo tanto fuera del alcance tradicional de la política de seguridad. Las políticas que interfieren en la adquisición y explotación de tecnolog‐ ías de doble uso pueden tener un gran coste social. Las medidas de gobernanza dependerán de las suposiciones previas. Hasta ahora lo que esta‐ mos manejando como tales suposiciones implícitas es: • • Los patógenos se pueden cultivar en medios fáciles de conseguir y su producción esca‐ lar con facilidad, y las técnicas biológicas avanzan con rapidez y están disponibles li‐ bremente. La política es más fácil con armas ligadas a lo militar, pero la cosa se complica con las biológicas, en los que es legítimo desarrollar la base de algo que a su vez puede em‐ plearse como arma. Por lo tanto, el coste social de controlar esta eventualidad es ma‐ 49 • • yor. A diferencia de la tecnología nuclear, cada país puede desarrollar sus propias ca‐ pacidades biotecnológicas, siendo esto más difícil de controlar desde otros países. Las definiciones y modelos sobre la tecnología han cambiado desde el final de la Gue‐ rra Fría. Actualmente la tecnología se entiende no solo en términos de artefactos (tan‐ gibles e intangibles), sino también como cuerpos de conocimiento socialmente distri‐ buidos, y ambos solo generan funciones interaccionando con una infraestructura tec‐ nológica más amplia. Las relaciones entre ciencia y tecnología ya no se entienden de modo lineal ni por meras demandas del mercado, sino que ahora se entienden más en forma de redes complejas de instituciones con numerosos bucles de retroacciones, que promueven la acumulación y difusión de capacidades tecnológicas. Es difícil extrapolar conclusiones desde el ámbito de control de lo nuclear hacia lo bio‐ tecnológico. Por ejemplo, un modelo clásico lineal sobre cambio tecnológico que solo se enfocara sobre los usos prohibidos y extrapolara a partir del modelo nuclear es probable que sobreestimaran los beneficios de los controles, subestimaran los costes, pasaran por alto alternativas mejores, y finalmente fuera inefectivo. Comprender el doble uso Las diferencias entre los dos modelos sobre el doble uso se relacionan con cómo entienden las relaciones entre un artefacto y su función tecnológica. • • El modo tradicional considera la función tecnológica como intrínseca. Por lo tanto, su comprensión del doble uso es como peligroso. El problema político se entiende en términos de transferencia de tecnología y de prevenir la investigación intrínsecamente peligrosa y que la tecnología pase a manos hostiles. Una manera alternativa de mirar las cosas es considerar que las funciones tecnológicas son propiedades que se imponen más que cualidades intrínsecas de cada tecnología. Las funciones impuestas (no intrínsecas) de las tecnologías dependen de la compren‐ sión de la gente, mientras que el grado de cumplimiento de esas funciones por parte de las tecnologías depende de las propiedades intrínsecas de la tecnología y de sus in‐ teracciones con el medio (incluyendo otros sistemas socio‐técnicos). La innovación es un proceso de cambiar rasgos del mundo hasta que estos produzcan una conducta de‐ seada. Esto hace que se trate de un proceso costoso, difícil, largo en el tiempo y que requiere mucho conocimiento y un conjunto diverso de técnicas. Por lo tanto, la tec‐ nología no debería de verse solo como artefactos sino como “todo el conocimiento, conceptos, procesos experimentales, artefactos tangibles e intangibles y el sistema so‐ ciotécnico más amplio que se requieren para reconocer problemas técnicos y para conceptualizar, formular, investigar, desarrollar, ensayar, aplicar, difundir y mantener soluciones efectivas a dichos problemas”. 50 Esta imagen de la tecnología nos da una nueva manera de comprender el doble uso en térmi‐ nos de convergencia tecnológica, en la que diferentes aplicaciones “corriente abajo” compar‐ ten algunos de sus inputs tecnológicos “corriente arriba”. Doble uso como un problema de transferencia tecnológica Enmarcar el doble uso en términos de impedir la transferencia de investigación y tecnología “peligrosas” a manos hostiles es lo que se ha solido hacer en los debates recientes, y ello de‐ pende de modelos tradicionales de gobernanza en los que la prevención y vigilancia de las transferencias tecnológicas ha jugado un papel importante. Ello supone fijarse en los eventos inventivos y en la ciencia de vanguardia. Pero ello tiene varios inconvenientes: subestima la dificultad de moverse desde una invención a una tecnología funcional y los costes de la trans‐ ferencia tecnológica. Y por lo tanto, se puede sobreestimar la facilidad con la que es posible convertir un patógeno en arma biológica capaz de dañar a algo más que un puñado de perso‐ nas, y aún más la de desarrollar armas biológicas de destrucción masiva. En algunos casos es‐ tos problemas técnicos han estado más allá de la capacidad de grandes programas estatales de guerra biológica. • • P. ej., en los años 50 tanto los EEUU como RU realizaron pruebas en campo abierto so‐ bre animales usando bacilo de la peste aerosolizado, pero no lograron técnicas que funcionaran. Es difícil definir lo que es o no es peligroso, y dónde poner los límites. P. ej., es difícil evaluar los costes relativos de colgar en la red el genoma del virus de la pandemia de gripe de 1917‐18, de indicar los genes de patogenicidad dentro del genoma de Yersinia pestis, o de desarrollar tecnologías de evasión inmune para terapia génica. Una política basada en evaluar costes y beneficios de este tipo de investigaciones tiene utilidad li‐ mitada cuando no hay un modo acordado de definirlos o compararlos. De hecho, es imposible encontrar definiciones no ambiguas de cosas como “peligroso”, “arriesgado” o “beneficioso”. Mientras que las propiedades intrínsecas de una tecnología interact‐ úen con su medio más amplio para generar la función que consideramos como arries‐ gada o peligrosa, la “riesgosidad” o peligrosidad no podrán nunca ser totalmente defi‐ nidas en función de sus propiedades físicas. Puesto que son dependientes de contexto, la política se enfrenta a espinosas cuestiones de asignación de categorías de riesgo. Una política de este tipo podría llevar al peor de los escenarios posibles: controles estrictos que dañan la investigación legítima pero que no tienen efectos sobre la seguridad. Además, tales controles podrían reducir la transparencia requerida para mantener un sistema interna‐ cional basado en la confianza mutua e imponer mayores costos si dificultan la identificación y tratamiento de brotes naturales respecto de las liberaciones intencionadas de patógenos. 51 Gobernando los propósitos: doble uso como problema de convergencia tecnológica El modo alternativo de entender el doble uso considera a este como un tipo de convergencia tecnológica por la que las mismas técnicas corriente arriba puede tener aplicaciones tanto hostiles como pacíficas. El cambio técnico se comprende como un proceso más que un evento, que implica intervenir en el mundo hasta que la física intrínseca de la tecnología produzca una función o efecto o propósito deseado. Ello puede requerir bastante investigación, infraestruc‐ tura e integración de conocimientos cuando se trata de tecnologías complejas. Las diferencias sustanciales en los procesos de innovación que se requieren para convertir la misma tecnología corriente arriba en aplicaciones socialmente útiles o prohibidas suministran un rango de posibilidades para controlar lo dañino a menudo a menores costos, que los con‐ troles draconianos del anterior modelo. Por lo tanto, la política debería seguir el Criterio de Propósito General del Art. 1 del BWC y ser enfocada a propósitos más que a cosas. Ello evitará que las políticas se conviertan en obsoletas por el propio avance tecnológico, e impedirá que los violadores innoven saltándose los contro‐ les. Ahora bien, esta flexibilidad tiene un coste, ya que las medidas basadas en propósitos no proporcionan una guía clara al nivel del artefacto sobre lo que es o no es específicamente ob‐ jeto de gobernanza. Pero aunque este tipo de gobernanza sobre propósitos no es trivial, tampoco es imposible. Redes acumulativas de medidas que ponen barreras en procesos de desarrollo tecnológico prohibido mientras que dejan a otros procesos (relativamente) no interferidos. Ello requiere identificar agujeros en las redes actuales y nuevos controles, sobre todo en la criminalización internacional y generación de conciencia en la comunidad científica. Mientras que algunos de los controles actuales son lógicos y prudentes (acceso a patógenos y a tecnología sensible), ni siquiera las medidas más draconianas impedirían a un grupo obtener patógenos en la naturaleza o innovar saltándose controles. La investigación legítima (no dirigi‐ da a fines prohibidos) debería quedar fuera de restricciones a menos que haya una buena razón en sentido contrario. Ello supondría que sería más fácil detectar desviaciones potencia‐ les de las trayectorias de investigación legítimas. Se necesitará un mayor grado de implicación y consciencia por parte de la comunidad científi‐ ca. Los científicos se verán como actores implicados y como “guardianes de la buena ciencia” en la batalla contra las armas biológicas en vez de cómo receptores pasivos de regulaciones externas burocráticas. Un nuevo papel para la bioética. Llama la atención el poco interés en las publicaciones bioéti‐ cas, teniendo en cuenta que una de las consecuencias más graves de la revolución genética y biológica puede ser el desarrollo de nuevas armas biológicas a partir de investigación de doble uso. 52
