O najnowocześniejszym w Polsce laboratorium BSL3+ powstałym na Międzyuczelnianym Wydziale Biotechnologii UG i GUMed i pracy z wirusami w rozmowie z Julią Bereszczyńską opowiada prof. Krystyna Bieńkowska-Szewczyk.

Julia Bereszczyńska: - Laboratorium BSL3+. Ten skrót brzmi dosyć tajemniczo dla kogoś, kto na co dzień nie zajmuje się pracą z wirusami. Co oznacza?

Prof. Krystyna Bieńkowska-Szewczyk: - Skrót pochodzi z języka angielskiego i oznacza Biosafety Level. Chodzi o bezpieczeństwo w pracy z organizmami, które są potencjalnym zagrożeniem. Istnieje skala od BSL1 do BSL4. BSL1 oznacza, że jest to praca z minimalnymi zabezpieczeniami. BSL2 to praca z patogenami, które wymagają pewnej ochrony, ale nie wymagają specjalnej izolacji, czyli praca z wirusami takimi jak nasz modelowy herpeswirus zwierzęcy, który jest bardzo podobny do wirusa ludzkiej opryszczki, ale nie jest patogenny dla ludzi. Natomiast kiedy przystępujemy do pracy z żywym wirusem, który potencjalnie jest patogenny dla ludzi, to laboratorium musi być bardzo dokładnie izolowane. Istnieje szereg przepisów i określonych zasad dotyczących konstrukcji takiego laboratorium. My na naszym wydziale mieliśmy do tej pory laboratorium klasy BSL2. Takie laboratorium jest oddzielone od wszystkich innych systemem kilku par drzwi i mogą do niego wchodzić tylko osoby upoważnione i odpowiednio ubrane. Na miejscu pracuje się z wirusami w specjalnych komorach, nazywanych komorami laminarnymi. Charakteryzują się one warstwowym, czyli laminarnym przepływem powietrza, które przechodzi przez filtry. W związku z tym we wnętrzu takiej komory stanowisko jest sterylne, a osoba pracująca przy tej komorze jest oddzielona szybą i w pełni bezpieczna. Znaleźliśmy się w sytuacji, w której pojawiła się pandemia koronawirusa, a koronawirus - jak wszyscy wiemy - rozprzestrzenia się drogą powietrzną, oddechową. Pojawiły się dwa aspekty stanowiące przeszkodę w pracy z tym wirusem. Po pierwsze, nie mieliśmy zabezpieczeń wymaganych do pracy z takimi patogenami przenoszonymi drogą powietrzną. Musieliśmy więc przerobić część naszego laboratorium i podnieść jego status bezpieczeństwa. Po drugie, sam wirus wzbudzał ogromny lęk. W tej chwili drugi z aspektów nie jest już tak ważny, bo wszyscy byli szczepieni, często chorowali i podejście do pracy z SARS-CoV2 jest racjonalne. Adaptacja laboratorium była dużym przedsięwzięciem, ostatecznie uzyskaliśmy bardzo wysoki poziom zabezpieczeń, określany jako BSL3+.

- To jest najwyższy stopień?

- Najwyższa jest czwórka i takiego laboratorium w Polsce nie ma. W takich warunkach należy badać najgroźniejsze wirusy, jak na przykład wirus Ebola. Laboratorium tego typu jest jednostką całkowicie zamkniętą. To oznacza nie tylko ograniczony dostęp do niego, ale również pracę w specjalnych, bardzo szczelnych kombinezonach z indywidualną dostawą powietrza. W takiej jednostce wszystko jest sterylizowane, łącznie z wodą z toalet. Z tego, co wiem, w Polsce laboratorium czwartego stopnia nie ma. Być może wojsko dysponuje takim miejscem? Ale nie wydaje mi się. Uważam to za duży błąd, bo gdyby pojawił się jakiś zupełnie nieznany wirus, to dobrze byłoby, żeby jednak takie laboratorium istniało.

- Z jakimi wirusami naukowcy będą tu mogli mieć do czynienia?

Będzie to przede wszystkim koronawirus. Będziemy także pracować z wirusem kleszczowego zapalenia mózgu. To jest wirus, który jest dość niebezpiecznym patogenem ludzkim. Pracowaliśmy z nim w bardzo ograniczony sposób, bo chodzi tu o namnażanie żywego wirusa. Podobna sytuacja jest z wirusem Zika czy niektórymi szczepami grypy - one też wymagają takiego specjalnego zabezpieczenia. Następny wirus to wirus zapalenia wątroby typu C. To wirusy, z którymi praca zależy od jej profilu. Nasze laboratorium nie jest laboratorium klinicznym, nie służy do celów diagnostycznych. To jest laboratorium badawcze. My pracujemy z żywymi wirusami, konieczna jest hodowla różnych typów komórek, bo wirusy można namnażać tylko w żywych komórkach.

- Czy do laboratorium będą mieli dostęp tylko wysoce przeszkoleni pracownicy? Czy studenci również będą mogli skorzystać z tej nowoczesnej infrastruktury?

- Mogę sobie wyobrazić, że student, który wykonuje pracę magisterską, byłby pod tym kątem przeszkolony, natomiast laboratorium BSL3 jest miejscem, w którym nie może pracować naraz wielu pracowników. Może być ich zaledwie kilku przez wzgląd na kwestię wymiany powietrza. Mówimy tu więc raczej o bardzo ograniczonej grupie osób.

- Miałam właśnie pytać o zabezpieczenia, które chronią przed wydostaniem się wirusów na zewnątrz laboratorium.

- Można powiedzieć, że my w istniejącym już laboratorium zbudowaliśmy drugie. Ściany są w nim stalowe, dojście jest przez dwie śluzy, czyli wymiana powietrza jest kontrolowana. Zasada budowy tego rodzaju laboratoriów jest taka, że w nich obecne jest podciśnienie - ciśnienie jest niższe niż w otoczeniu. Gdyby więc te wszystkie bariery się przerwały, to powietrze zostanie wchłonięte do środka, zamiast wydostać się na zewnątrz. Ściany zresztą też są podwójne, a ciśnienie monitorujemy na bieżąco. Mamy kamerę, która pokazuje, co się dzieje w środku. Ze względu na ilość powietrza, w środku może przebywać maksymalnie pięć osób. Muszą one cały czas pracować w specjalnych strojach i na pewno nie wejdzie tam nikt nieprzeszkolony.

- Domyślam się, że do wykonania niektórych badań naukowych potrzebna jest też woda. Co z ewentualnymi zanieczyszczonymi ściekami?

- To było dla nas trudne zadanie. Laboratorium jest w budynku, który już istnieje. W dodatku znajduje się ono na trzecim piętrze. Najpierw myśleliśmy o przebiciu się do oczyszczalni ścieków, którą mamy w piwnicy, a to oznaczało ingerencję w konstrukcję każdego z pięter. Problem rozwiązano tak, że na poziomie, na którym jest laboratorium, powstała mała oczyszczalnia ścieków. Ma ona określoną pojemność i swój system monitorowania, więc tę kwestię również udało nam się zabezpieczyć.

- Czy pomimo zabezpieczeń istnieje możliwość wyniesienia wirusów na zewnątrz przez pracownika laboratorium? Co wtedy?

- Pewnie gdyby chciał to zrobić świadomie i złośliwie, to miałby taką możliwość, ale nieświadomie nie jest to możliwe. Będziemy pracować z wirusami, które są w jakiś sposób zmienione - one są przeważnie mniej groźne niż te dzikie szczepy. Z drugiej strony przepisy mówią o tym, że co jest genetycznie modyfikowane, nie może być w żaden sposób wpuszczone do środowiska. To główna motywacja do tego, aby to, co badane w laboratorium, zostało w laboratorium. Cały sprzęt mamy na miejscu - inkubatory, komory, lodówki, zamrażarki. To jest system zamknięty.

- Czy jest wielu naukowców, którzy chcieliby pracować w laboratorium, w którym prowadzone są badania na tak niebezpiecznych patogenach? Czy ludzie nie boją się, że na przykład czymś się zarażą? Pamiętam sytuacje z początków pandemii, gdy medycy nocowali w szpitalach, by nie wracać do domu i nie narażać dzieci, rodzin… Zastanawiam się, czy naukowcy chętnie będą pracować w takim miejscu?

- Myślę, że każdy z nas byłby w tej chwili w stanie pracować nawet w mniejszych zabezpieczeniach z takim wirusem w sposób bezpieczny. Przy naszym poziomie zabezpieczeń, wyposażenia i doświadczenia laboratoryjnego pracowników nie mamy takich obaw, a przy tym jest to fascynująca dziedzina nauki. Poza tym mamy kilka ważnych projektów finansowanych z Narodowego Centrum Nauki, których bez namnażania żywego wirusa w określonych komórkach nie będziemy mogli zrealizować. Dlatego tak czekaliśmy, aż wszystkie wymagania dotyczące działania takiego laboratorium zostaną spełnione. Wspomnę jeszcze przy okazji, że przetarg na budowę wygrał wykonawca z Niemiec. W Polsce nie mogliśmy znaleźć odpowiedniego wykonawcy do tego zadania ze względu na to, że mało jest takich laboratoriów.

- I rzeczywiście jest to najnowocześniejsze laboratorium w Polsce?

- Trudno mi powiedzieć coś o innych laboratoriach. Natomiast w takim kraju jak Polska, gdzie mamy 38 milionów ludzi, podobnych placówek powinno być kilkanaście, a w całej Polsce północnej takiego miejsca do tej pory nie było. Na pewno jest w pełni funkcjonalne laboratorium w Krakowie, jest laboratorium w Warszawie i być może jeszcze jakieś wojskowe. Dla mnie laboratorium wirusologiczne to jest takie, w którym nie tylko można pobrać próbkę od pacjenta i sprawdzić, co w niej jest, ale też tego wirusa pobrać, namnożyć, przeprowadzić z nim doświadczenia. Tutaj są ludzie, którzy takie umiejętności mają.

- Czy w najbliższym czasie będą prowadzone badania nad jakimiś konkretnymi wirusami?

- Tak, oczywiście. Będą to prace nad wirusem SARS-CoV2. To, co mnie osobiście interesuje, to to, w jaki sposób ten wirus jest w stanie przedostawać się z komórki do komórki. Mamy taki projekt finansowany z programu NCN. Wiemy na pewno w tej chwili, że ten wirus jest w stanie przedostać się do bardzo różnych komórek. Wiemy też, że wirus może zakażać różne narządy, nie tylko narządy oddechowe, o czym przekonali się ludzie, którzy mieli na przykład objawy jelitowe. Najbardziej niezrozumiałe są zaś objawy neurologiczne. Naszym zadaniem jako badaczy jest zrozumienie, w jaki sposób wirus dostaje się do komórek, które nie mają właściwych receptorów, bo o dziwo potrafi on wejść do takich komórek, do których teoretycznie nie ma prawa się dostać. To jest to, co nas interesuje. Dr Lipińska z mojego zespołu interesuje się od lat zagadnieniem, w jaki sposób wirus wpływa na naszą odporność immunologiczną, bo wirusy często modulują tę odporność, starając się ją na przykład osłabić. Dlaczego? Aby móc przetrwać w naszym organizmie. A koronawirus z całą pewnością naszą odpornością immunologiczną manipuluje. Dr Lipińska chce włączyć się w ten nurt badań, który być może znajdzie odpowiedź na to, które konkretnie białka w czasie infekcji powodują osłabienie układu immunologicznego. Projektów jest więc kilka i na pewno niektóre muszą być prowadzone w specjalistycznym laboratorium.

- Skoro mówimy o koronawirusie, zapytam przy okazji o szczepionki. Pani zdaniem powinniśmy wciąż się szczepić?

- Ja się szczepiłam poprzednio i oczywiście uważam, że dalej powinniśmy się szczepić, ale bardzo chciałam być zaszczepiona najnowszą wersją szczepionki, co się właśnie udało. Istnieje potrzeba nowych szczepionek. Te badania, które my prowadzimy, są ważne, bo moim zdaniem na rynek powinny wejść zróżnicowane szczepionki. W obecnych czasach dużo jest szczepionek opartych na żywych wirusach, które są tak uszkodzone, że nie powodują choroby, a dają pełen zestaw odporności. Mam nadzieję, że w przyszłości takie szczepionki oparte na bardzo zmienionych wirusach pojawią się na rynku. Tutaj pole do działania jest bardzo duże. Szczepionki mRNA są fantastycznym wynalazkiem, ale jesteśmy nieco uzależnieni od firm farmaceutycznych i od tego, co one chcą dla nas wyprodukować. Im to się także musi opłacać. Podanie ludziom miliardów szczepionek wygenerowało dla tych firm również miliardy zysków. To oczywiście nic złego, te szczepionki przyniosły wspaniałe efekty. Nie mam wątpliwości, że bez nich na koronawirusa umarłoby dodatkowe kilkadziesiąt milionów ludzi. Na przełomie lat 2020/2021 atakował nas wariant Delta, robiliśmy ostatnio doświadczenia, pokazując, jak ten wariant jest w stanie wnikać do komórek. Wykazywał on niewiarygodną aktywność oraz intensywność wnikania do komórek w porównaniu z wcześniejszymi wariantami i również z późniejszym wariantem Omikron. Wprawdzie Omikron też wnika bardzo łatwo, ale nie tak łatwo do komórek płuc, raczej do tych warstw, które wyścielają nasz nos czy gardło. Gdyby w tym pierwszym okresie nie pojawiły się szczepionki, to myślę, że śmiertelność byłaby znacznie wyższa, bo ludzie chorowali na ciężkie zapalenia płuc.

- Jednak mimo wszystko niektórzy ludzie nie chcieli się szczepić.

- Z wielkim smutkiem myślę o kilku młodych osobach, które zmarły z tego powodu. Przychodzi mi do głowy przypadek znajomego, człowieka trzydziestoparoletniego, który usilnie nie chciał się zaszczepić i zmarł na Covid. Nie wiem, czemu akurat tak ciężko przeszedł zakażenie, ale w tym czasie te zakażenia potrafiły takie właśnie być. Ciężkość zakażenia zależy od wielu rzeczy, także od tego, w jaki sposób ktoś się zakazi. Jeśli na przykład mocno zakażony pacjent kichnie komuś prosto w twarz, to dawka tego wirusa może być tak ogromna, że infekcja rozwinie się bardzo gwałtownie, szczególnie jeśli system odpornościowy tej drugiej osoby jest chwilowo osłabiony, np. wskutek zmęczenia.

- Wracając do laboratorium, chciałam zapytać o technikalia. Jaki był koszt utworzenia tego laboratorium? Czy wymagało to zdobycia wielu dofinansowań?

- Od początku pandemii chciałam zdobyć te pieniądze. Niestety zdobyliśmy je o wiele za późno. No, może nie o wiele, ale za późno, bo moglibyśmy więcej zrobić w trakcie pandemii. Z Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego uzyskaliśmy grant w wysokości czterech milionów złotych. Potem okazało się, że to nam nie wystarczy, i dostaliśmy jeszcze dodatkowe półtora miliona. To daje nam w sumie pięć i pół miliona złotych. Na początku wysokie koszty generowała przede wszystkim cała ekspertyza i zrobienie bardzo dokładnego planu. Potem oczywiście było samo wykonawstwo. Musieliśmy też trochę zdublować nasz sprzęt, bo niektóre urządzenia, jak na przykład specjalny mikroskop, muszą być na miejscu, nie możemy przenosić próbek. Takie zakupy zrobiliśmy już z finansowych źródeł uniwersyteckich czy z grantów. Na pewno była to kosztowna inwestycja, ale uważam, że to wspaniała inwestycja na przyszłość, ponieważ otwiera możliwość prowadzenia badań, które przedtem były niemożliwe, nowej współpracy, być może także przyjmowania projektów częściowo komercyjnych, ale przede wszystkim pomocy ludziom. W trakcie pandemii mieliśmy bardzo dużo zapytań o to, czy moglibyśmy sprawdzić na przykład środki wirusobójcze czy jakieś urządzenia, a nie bardzo mogliśmy takie zlecenia przyjmować. Robiliśmy więc wówczas doświadczenia pro publico bono, używając wirusów zastępczych. Powstanie takiego laboratorium otwiera bardzo wiele drzwi. Dzięki temu w przyszłości będziemy rozszerzać skalę projektów. Będziemy mogli składać wnioski grantowe na projekty, które wymagają pracy w takim miejscu. To laboratorium otwiera nam drzwi do zupełnie innego świata.

- Wiem już, ile to wszystko kosztowało. A ile trwało?

- Trwało długo, dlatego że te pieniądze zdobyliśmy prawie dwa lata temu, rok trwała sama budowa. Może mi pani wierzyć, że włożyłam w to ogromny kawał mojego życia. Jeżdżenie do ministerstwa, przekonywanie i namawianie ludzi. Pisanie wniosku, poprawianie go zgodnie z wymogami z ministerstwa… Odbyliśmy tu dziesiątki zebrań. Ja co prawda stałam na czele tego projektu, ale osobą, która to ciągle praktycznie dozorowała, był dr Michał Rychłowski, naukowiec o wielkich talentach technicznych. To on koordynował pracę dużego zespołu. Jest trochę pedantem, dlatego nie przepuścił żadnej niedoróbki i dzięki niemu to wszystko jest tak perfekcyjnie dopracowane.

- To kiedy oficjalne otwarcie?

- Myślę, że uda nam się zrobić takie oficjalne otwarcie, na które zaprosimy też media.

- Bo to jest olbrzymi sukces, pani profesor.

- To duży sukces. Byliśmy kiedyś z mężem na stażach podoktorskich w Stanach Zjednoczonych i oboje pracowaliśmy z wirusami ludzkimi. Ja pracowałam z wirusem polio, mąż z wirusem grypy. Jak przyjechaliśmy do Polski, a były to późne lata osiemdziesiąte, to było bardzo biednie. Nie było żadnych szans pracować z takimi wirusami ludzkimi, bo nie mieliśmy takiego laboratorium. Żeby namnożyć wirusa, z którym chciałam pracować, jeździłam aż do Puław, bo podjęliśmy współpracę z Państwowym Instytutem Weterynaryjnym. To naprawdę było daleko. Najpierw sprowadziliśmy jedną komorę laminarną, jeden sprzęt, potem drugi, potem trzeci… Jeździłam na zjazdy, widziałam, co jest ważne i stopniowo zdobywaliśmy pieniądze na rzeczy, które teraz wydają się ludziom oczywiste, ale czasy na początku naprawdę były ciężkie. W tej chwili mamy bardzo wysoki standard tego laboratorium. Muszę pani powiedzieć, że to jest bardzo kosztowne. Wirusologia to taka nauka, gdzie najpierw człowiek musi nauczyć się biologii, biologii komórki, biochemii i różnych innych rzeczy, a dopiero potem wirusologii. To bardzo kosztowna dziedzina. Wiele rzeczy, z których korzystamy, jest jednorazowego użytku, wszystko przecież musi być sterylne. Budowa to jedno, ale utrzymanie takiego laboratorium wymaga kilku grantów. Wydaje mi się, że zostawię tu bardzo dobre dziedzictwo. Przez wiele lat utrzymywałam mój zespół tylko dzięki pozyskaniu grantów europejskich, a to też nie jest prosta sprawa. Zrobiliśmy, uważam, dla naszego uniwersytetu bardzo dużo. Może dzięki takim działaniom jak budowa tego nowoczesnego laboratorium młodzi ludzie przestaną wyjeżdżać. Wciąż wyjeżdżają, bo zarobki są bardzo niskie, a naukowiec pracujący w naszej dziedzinie nie ma czasu, żeby gdzie indziej pracować i dorabiać - praca laboratoryjna jest żmudna i czasochłonna.

- Załóżmy, że w naszym laboratorium naukowcy dokonali jakiegoś przełomowego odkrycia. Co wtedy? Jaka jest procedura?

- W naszej dziedzinie wyniki badań publikuje się w różnych czasopismach międzynarodowych. My praktycznie nie publikujemy w czasopismach polskich. Naszym celem są publikacje międzynarodowe. W niektórych czasopismach bardzo trudno jest umieścić swoje wyniki, a im lepsze wyniki, tym sięgamy dalej. Dobre czasopismo ma swoje punktacje, indeksy, a im ktoś wyżej publikuje, ten ma potem szansę na dostanie dobrych pieniędzy również z polskich instytucji. Narodowe Centrum Nauki zostało bardzo zubożone przez ostatni rząd. Budżet jest ograniczony, nie było podwyżek uwzględniających inflację, nie było zwiększenia budżetu. W tej chwili szansa na sukces jest poniżej 10 procent. W każdym razie publikacja jest naszym głównym miernikiem jakości prac . Czasem jest też patent. Wtedy naszym celem jest, aby ten patent był nie tylko polski, lecz międzynarodowy. W takim przypadku koszty ponosi wnioskodawca patentu, ale przykład szczepionek pokazał, że może się to potem zamienić w ogromne zyski. Pani Katalin Karikó, która dostała Nagrodę Nobla, przez wiele lat bardzo walczyła o pieniądze, bo nikt jej nie wierzył, że tak modyfikowane mRNA będzie znakomitą szczepionką. A ona to udowodniła. Wsparcie nauki jest nadal niewystarczające, szczególnie dla takiej dziedziny jak nasza, która potrzebuje ogromnego zaplecza laboratoryjnego i ogromnych kosztów wykonania. Ale przynajmniej mamy możliwość współpracy międzynarodowej, możemy wyjeżdżać na konferencje, kupować w razie potrzeby odczynniki od firm zagranicznych…

- A Unia Europejska daje duże wsparcie?

- Tak, ale te konkursy, które są ogłoszone przez Komisję Europejską, są bardzo oblegane. To są przeważnie projekty wielopartnerskie. My byliśmy na przykład w konsorcjach pracujących nad szczepionką na wirusowe zapalenie wątroby typu C, którego budżet całkowity wynosił około 12 milionów euro. Dla nas z tej puli było, powiedzmy, kilkaset tysięcy, a nasze ministerstwo dopłacało nam jeszcze wtedy pieniądze, bo taka była polityka, aby jeszcze ten projekt wzmocnić. Ten projekt realizowany był przez 10 zespołów, w tym wielkie firmy farmaceutyczne.

- Pani Profesor, na koniec chciałabym się jeszcze dopytać, jak udało się pani pogodzić pracę naukowca z życiem rodzinnym? Było to dla pani ciężkie?

- Ja mam to szczęście, że mój mąż działa dokładnie w tej samej dziedzinie. Pracowaliśmy zawsze razem i zawsze się wspieraliśmy. Na polu naukowym to wsparcie wyglądało w ten sposób, że czasem tylko jedno z nas miało granty i mogliśmy wspierać się w prowadzeniu laboratorium, co nam pomagało. Natomiast ciężkie momenty również były. Mój syn urodził się w Stanach, nie było na miejscu żadnej rodziny, nie było też mowy o urlopie macierzyńskim. Po porodzie wróciłam do pracy po sześciu tygodniach i to tylko dlatego, że miałam dobrą szefową, która pozwoliła mi zostać w domu na kilka tygodni. Potem zatrudnialiśmy różne opiekunki. Czasami było to trudne zadanie, bo były to przecież obce osoby. Musiałam zostawić dziecko z osobą, którą widziałam pierwszy raz w życiu, i pójść do pracy, a wiadomo przecież, jak jest się związanym z dzieckiem w tym okresie. Po przyjeździe do Polski moje dziecko miało rok i przez pierwsze dwa lata pracowałam na takiej zasadzie, że prowadziłam tylko swoje niektóre zajęcia dydaktyczne, a nie badawcze, dużo czasu spędzałam w domu. Pomagała mi mama. Wiem, że bez żadnego wsparcia jest bardzo trudno, ale my mieliśmy wyjątkową sytuację, że zawsze z mężem pracowaliśmy razem i to było duże ułatwienie.

- Pani Profesor, bardzo dziękuję za inspirującą rozmowę.

Oficjalne otwarcie laboratorium BSL3+ odbędzie się 22 stycznia 2024 roku o godzinie 10.00.