Десять лет назад я работал в IT. Сейчас я тоже работаю в IT. Но в середине декады моя карьера дала неожиданный зигзаг, и в течении нескольких лет я был микробиологом. В числе прочего, я занимался исследованиями туберкулеза в лаборатории с третьим уровнем биологической безопасности (далее "BSL-3"). Всего этих уровней четыре, подробнее про них можно глянуть
тут, например. Вкратце, BSL-1 это самый травоядный уровень, а BSL-4 самый крутой, и изучают там вещи вроде эболы.
И с учетом сильно выросшего, по понятным причинам, интереса общественности к микробиологии, и
официально прозвучавших на это неделе обвинений американцев в том, что коронавирус SARS-CoV-2 вырвался из китайской лаборатории в Ухани по небрежности (что лично я
подозревал с самого начала), я решил написать пост про тот период в моей жизни -- с упором на повседневные реалии работы в лаборатории BSL-3.
Как я дошел до жизни такой?
Началось всё в 2014, когда мне до смерти наскучило то, чем я тогда занимался, и я решил кардинально изменить жизнь. Сказано-сделано, я подал несколько заявлений на поступление в магистратуру, и осенью того же года переехал из Вашингтона в Бостон. В начале учебы мне надо было выбрать в моем универе лабораторию в которой я буду делать диплом. Не буду с понтом бить себя копытом в грудь, но лабораторию занимающуюся конкретно туберкулезом я выбрал, дабы чуточку помочь моей исторической родине, ибо в России ситуация с тубиком весьма
неприглядная. Магистратура моя была инженерной, но в той биологической лабе нужен был кто-то более-менее умеющий в статистический анализ, моделирование, численные методы и матлаб, так что я пришелся более чем ко двору. Так как лаба на тот момент была совсем маленькая, всего четыре человека, включая научного руководителя, то кроме анализа данных я занялся и самими экспериментами, благо у меня уже был опыт работы в парочке лабораторий во времена моего бакалавриата.
Поначалу, правда, я работал не с туберкулезом, а с бактериями
M. smegmatis из того же семейства. У тех характеристики во многом схожи с туберкулезными бациллами, но при том уровень биологической безопасности для них всего лишь BSL-1, и размножаются они чуть ли не на порядок быстрей тубика (деление раз в ~несколько часов вместо ~дня в благоприятных условиях) -- в общем, работать с ними не в пример легче. Вот мое тогдашнее лабораторное рабочее место (плюс была общая на нашу лабу комната с микроскопами, и т.д.):
Разумеется, даже в BSL-1 надо озадачиваться стерильностью -- но в основном всё ограничивалось одноразовыми перчатками, протиранием рабочего места (либо 10% раствором отбеливателя, либо 70% раствором алкоголя), работой при включенной бунзеновской горелке (пламя вроде как создает небольшую сферу, где в воздухе болтается меньше микроорганизмов), и тому подобными мерами. К слову, нас сильно гоняли когда кто-то ходил по коридорам в обеих перчатках, ибо касаться перчаткой дверной ручки, которую потом другие трогают незащищенными руками -- большой косяк. Еще я немало работал с кабинетами биозащиты BSL-2 (в частности, экспериментируя над бактериями БЦЖ, которые используются в прививках против тубекулеза), но писать про это не буду, ибо все тамошние меры безопасности будут описаны ниже, когда разговор пойдет о BSL-3.
Через какое-то время, моя начальница решила до кучи научить меня ставить эксперименты с самим туберкулезом, ибо с
M. smegmatis у меня получились весьма интересные результаты. Статью за моим авторством даже получилось опубликовать в Вестнике академии наук США (
PNAS), что для весьма недурно для сраного инженеришки с магистратуры -- так что после этого возникло естественное желание провести тот же эксперимент с бактериями туберкулеза. Пришлось научиться работать и в BSL-3.
Входим в BSL-3
Театр начинается с вешалки, а наша BSL-3 лаборатория начинается с этого сканера отпечатка ладони. Вкладываешь магнитную карту-пропуск в прозрачный желоб на правой части сканера, прикладываешь ладонь к поверхности, и компьютер сравнивает картину электрического сопротивления ладони с тем, что у него заложено в памяти.
Магнитную карту (на которой есть имя и фотография) при том оставляли в специальной позрачной папке, висящей на внутренней стороны внешней двери -- чтобы было видно, есть ли кто-то внутри. По протоколу, надо было всегда держать в известности о своей работе в BSL-3 кого-то из членов нашей лаборатории, ибо зачастую ты был там один, и сама BSL-3 при том находится на полупустом этаже. Так что если ты ближе к вечеру споткнешься и неудачно упадешь, то в лучшем случае найдут уже следующим утром. Более того, полиция или парамедики даже не имеют права туда войти, это должен делать кто-то, прошедший соответствующее обучение и имеющий доступ.
К слову, вид с того этажа небезинтересный:
После входа надо надеть защиту в эдаком "тамбуре". На схеме ниже тот отмечен цифрой 2 (а 1 это дверь, которая открывается отпечатком ладони). Пардон за низкое разрешение, лучше не нашлось.
Как надевать защиту, по порядку:
1) Надеваем одноразовые перчатки, доходящие примерно до середины запястья.
2) Надеваем костюм из тайвека, со вшитыми бахилами и капюшоном (
вот такой). Костюмы эти мы использовали по несколько раз.
3) Перчатки приматываются по окружности липкой лентой к рукавам костюма, чтобы во время работы не оголялись запястья. Меня, кстати, в свое время слегка насмешил первый эпизод "Очень странных дел", ибо там на 28ой минуте ленту наматывают прямо на перчатку, что на корню херит весь смысл:
4) На ступни натягиваются отдельные одноразовые бахилы, вдобавок в вшитым в костюм.
5) На запястья натягиваются отдельные одноразовые нарукавники.
6) Надевается вторая пара одноразовых перчаток, имеющих цвет отличный от первой пары.
7) Для защиты дыхательных путей и волос было два возможных варианта:
- либо респиратор N95 (индекс означает, что тот способен фильтровать 95% частиц размером в 0.3мкм), и капюшон или сеточка
- либо powered air-purifying respirator (далее "PAPR"). Принцип работы оного несложен: компрессор на поясе гонит фильтрованный воздух через шланг в верхней части капюшона, создавая в капюшоне избыточное давление, и мешая болезнетворным микроорганизмам туда попасть.
Вот я во всем этом добре, и в PAPR. Стоит отметить, что селфак сделан до входа в "горячую зону", перчатки пока ещё чистые, так что то, что я держу в руке свой телефон -- нормально.
Занимает надевание защиты где-то 15-20 минут у новичка, и несколько минут у опытного человека. Если надо выйти, например, в туалет, придется всё это снимать, и потом надевать по новой.
Входим в "горячую зону"
Итак, защита надета. После этого открывается дверь в помещение 3 (снова приведу схему); при этом дверь между помещениями 1 и 2 блокируется, чтобы никто по ошибке не открыл её, пока открыта дверь в "горячую зону".
В зоне 3 имелся и душ, кстати, но мы им никогда не пользовались. Когда лабораторию только начинали планировать, еще были свежими воспоминания о терактах 2001 года, так что она подготовлена к работе с более суровыми вещами чем "простой" туберкулез, например с сибирской язвой -- там пришлось бы принимать душ при каждом выходе из "горячей зоны"
В целях безопасности в лаборатории всегда поддерживается т.н. негативное давление воздуха, т.е. тот постоянно подсасывается внутрь оной сквозь всякие там щели в дверях и т.п., дабы потом пройти через HEPA фильтры.
После корридора мы попадаем в зону четыре. Тут стоят холодильники с образцами и лежат запасы всякого-разного. Отметьте окно -- оно нужно, чтобы была возможность видеть происходящее в лаборатории без захода туда.
Через двери на фотографии выше мы может попасть в комнаты с кабинетами биозащиты. Вот одна из них (цифра 5 на схеме выше). Снова отметьте окно:
Работа с биоматериалом
Предположим, что в инкубаторе у нас дозрела классную культуру туберкулеза (мы пользовались обычным штаммом H37RV), и настала пора что-нибудь с ним сделать. Несмотря на то, что уже после "тамбура" вся лаборатория считается "горячей зоной", самая грязная работа производится в кабинетах биозащиты с фотографии выше. Принцип работы у них довольно простой: внутри кабинета создается ламинарный поток воздуха, в который подсасывается воздух снаружи кабинета, и потом воздушный поток проходит через HEPA фильтр.
Перед началом работы, т.е. перед тем как открыть мензурку с бактериальной культурой, кабинет нужно определенным образом готовить. Ниже фотография времён моего обучения, запечатлена моя начальница. Обратите внимание на клеенку, и на синие микропипетки -- последние всё время лежат в кабинете, ибо полностью продезинфицировать их весьма трудно. А защиты на ней нет, потому что вся лаборатория тогда была "холодной" -- такое делается два раза в год на несколько недель, чтобы провести необходимое обслуживание и ремонт оборудования, добавить что-то новое, обучить новичков в щадящих условиях, и так далее. Я помню, у нас как-то забарахлил микроскоп где-то через месяц после облуживания. Лаба к тому времени была "горячей" и пригласить туда технарей было нельзя -- ну, точнее, это было сопряжено с дикими сложностями. Так что я занимался весьма сложной и тонкой починкой/настройкой в двойных перчатках, получая ЦУ по скайпу. Удовольствие ниже среднего, прямо скажем.
Обратите внимание, как она держит руки над идущей вдоль кабинета решеточкой. Кисти рук должны все время быть там, в кабинете. Если их надо оттуда вынуть, то надо снять внешние перчатки, замочить их в антисептике, выбросить, и только после этого вынимать руки -- причем надо тут же снова надеть вторую пару свежих перчаток, дабы не забыть.
Вот еще одна фотография, уже "боевая". Расстелена клеенка. Есть два красных мешка это мусор, один обычный, второй для колюще-режущих отходов. В правом нижнем углу видна баночка с антисептиком, куда можно окунать всякие штуки. Поверх клеенки расстелена спец.тряпочка, еще одна лежит в банке с антисептиком. Хорошо видно куда идет шланг от PAPR. Ну и отметьте, что запястья не лежат на передней решетке, ибо это блокирует воздух и нарушает ламинарное течение оного.
Эта часть работы лично для меня была самой сложной -- всё время надо отдавать себе отчет что ты делаешь, чего касаешься, где твои руки. В среднем подготовка к эсперименту в кабинете биозащиты занимала у меня несколько часов, и если за это время забыться хоть на секунду и достать из кабинета руку во внешней перчатке -- всё, это ЧП. Придется срочно сказать всем присутствующим выметаться из комнаты на два с половиной часа (чтобы осела плавающая в воздухе дрянь), заполнить отчет о ЧП, получить ласковый нагоняй от начальства, и так далее. В общем работа эта весьма педантична, и не терпит коекакеров и торопыг. Вместе со мной обучение проводил крайне умный, но чересчур самоуверенный профессор -- так он не прошел экзамена, и не был допущен к работе в BSL-3.
Обеззараживание и выход
После окончания эксперимента надо вычистить кабинет и избавиться от мусора -- оставить кабинет нечищенным это жуткий косяк, в этой лабе я такое видел всего пару раз, и каждый раз устраивал разбор полётов. Отходы аккуратно собираются в мешок в определенной последовтельности, все поверхности в кабинете тщательно вытираются спец.тряпкой с антисептиком, и так далее. После этого мешок относят в комнату с автоклавом, помещение 6 на схеме:
Мусор помещают в специальные пластиковые бочки с крышками. Фотографий нашего автоклава я в интернете не нашел, но этот вроде похож -- у нас тоже была похожая "рельсовая" система:
Обратите внимание, на схеме автоклав сообщается в комнатой снаружи -- там из вышеупомянутых бочек достают уже стерилизованные мусорные мешки, и складывают те в кучу. Автоклав запрограммирован так, чтобы внешняя дверь открывалась только после прохожения полного цикла стерилизации. До кучи, в каждую бочку заранее кладется специальная термочувствительная полоска, которая меняет цвет если цикл прошел успешно. У нас вот одно время была проблема, когда автоклав чудил, и полоски меняли цвет не совсем так, как надо было. Это тоже ЧП, которое надо документировать -- в общем, ничего хорошего.
Итак, мусор убран, осталось уйти. Перед выходом из помещения 4 на схеме выше снимаются и выкидываются внешние перчатки, нарукавники, внешняя пара бахил. Далее надо брызнуть спреем с антисептиком на ступни, на запястья, и на руки. Уже в "тамбуре" снимается PAPR и костюм. Всё! Можно идти и
квасить работать над анализом данных.
Заключение
Извиняюсь, если написано слегка сумбурно, мне трудно было решить, что именно стоит описывать, и с какими подробностями. Если что-то осталось непонятым, или интересны дополнительные подробности -- спрашивайте в комментариях, буду рад ответить.
Ну и если вернуться к началу заметки, где упомянуты обвинениями китайцев в небрежности -- как видите, в подобных лабораториях очень много держится на личной ответственности и аккуратности исполнителей. Являются ли такими все работники уханьской лаборатории? Не знаю. Но скажу честно, на основании моего личного ограниченного опыта, у меня сложилось впечатление, что приехавшие из Китая аспиранты-биологи не прочь срезать углы. Помню, у нас в соседней лабе пришел как-то утром народ, и охренел -- винда на контролирующем многомиллионный микроскоп компьютере вдруг вся стала на китайском языке. Оказалось, какой-то китайский аспирант-первогодка ночью работал, не смог что-то сделать что-то нужное, и, недолго думая, переустановил винду на компе на тут же скачанную через университетский интернет китайскую пиратку. Такие дела.
В виде бонуса. Результат одного из моих экспериментов. Это не тубик, всего лишь
M. smeg, но клетки у них выглядят одинаково. Вкратце замысел тут такой: колония какое-то время рстет в благоприятных условиях, затем туда на шесть часов добавляется антибиотик рифампицин, а потом он убирается и мы смотрим -- какие бактерии смогли снова начать расти в отсутствие антибиотика, а какие нет. Помнится, в вышеупомянутой публикации в PNAS у меня было более полусотни колоний, с информацией по длине бактерий и т.п. для каждого отдельно взятого кадра. Потом я это добро анализировал в матлабе, пытаясь выяснить, какие фенотипные характеристики бактерий влияют на устойчивость к антибиотикам. Продолжительность этой записи -- двадцать часов (а у тубика так вообще неделя)