Inovace a rozvoj studia nanomateriálů na TUL
nano.tul.cz Tyto materiály byly vytvořeny v rámci projektu ESF OP VK: Inovace a rozvoj studia nanomateriálů na Technické univerzitě v Liberci
1
BIOLOGICKÝ TERORISMUS
2
AKTUÁLNÍ MYŠLENKA BIOTERORISMU: Ohrožení, připravenost a reakce: Základní výzkum musí reagovat na terorismus
3
PŘÍKLADY ONEMOCNĚNÍ ZMIŇOVÁNÉ V KONTEXTU BIOLOGICKÉ VÁLKY Onemocnění zvířat
Lidské nemoci
Africký mor prasat Slintavka a kulhavka Ptačí mor Dobytčí mor
Neštovice Cholera
Zoonózy
Botulismus SEB intoxikace (Stafylokokový enterotoxin B)
Anthrax Brucellosis Coccidioidomycosis Japanese B Ebola/Marburg Histoplasmosis
Melioidosis Glanders Plague Psittacosis Q Fever Rabies Tularemia
4
AGENTI BIOLOGICKÉ VÁLKY SE LIŠÍ OD CHEMICKÝCH BOJOVÝCH LÁTEK BIOLOGICKÉ ČINITELE Přírodní Obtížná výroba Žádné těkavé Mnoho toxinů, toxičtější Replikace infekčních agentů Dermálně neaktivní Legitimní lékařské použití Bez zápachu a bez chuti Různé patogenní účinky Mnohé z nich jsou účinnými imunogeny Aerosolové dodání Zpoždění začátku (dny až týdny) Málo nakažlivé
CHEMICKÉ ČINITELE Syntetický Obtížná výroba (průmyslový) Mnoho těkavé Méně toxické než mnoho toxinů Nereplikující se Mnoho z nich dermálně aktivní Nemají jiné použití než jako zbraně Zápach nebo chuť při znečištění Méně druhů účinků Špatné imunogeny Mlha / kapky / aerosol dodání Rychlý nástup (minuty) Není nakažlivé
5
DŮSLEDKY A OMEZENÍ PRO MILITARIZACI • Musí být předloženy jako respirabilní aerosol
Z toho vyplývá, že…
• Příprava a zbrojení může ohrozit životaschopnost • Aerosoly jsou závislé na meteorologických podmínkách Nicméně... • Nakažlivé látky mohou být dodány bez bez militarizaci • Některé látky lze rozšířit pomocí vektorů
6
DŮSLEDKY PRO VEŘEJNÉ ZDRAVÍ • Mnoho nemoci začínají jako "onemocnění podobné chřipce„ • Definitivní diagnostiky jsou specifické a složité, • Léčba po klinické diagnóze může být příliš opožděná, • Předklinické diagnostiky nejsou obecně dostupné, • Antivirové léky jsou málo k dispozici, • Vakcíny jsou velmi specifické a vyžadují roky zkoumání, • Profylaxe může být společensky nebo politicky nepřijatelná, • Možné účinky pro složité psychologické reakce.
7
BIOLOGICKÝ TERORISMUS A VEŘEJNÉ ZDRAVÍ CHEMICKÝ TERORISMUS
HAZMAT* UDÁLOST ----------------------------------------PROBLÉM VEŘEJNÉHO ZDRAVOTNICTVÍ
BIOLOGICKÝ TERORISMUS * HAZMAT, Hazardous materials and items Nebezpečné látky a předměty
8
NÁKAZA NEBO EPIDEMIE?
Antrax (a většina ostatních)
Mor
Neštovice
Den 0
9
NÁKAZA NEBO EPIDEMIE?
Antrax (a většina ostatních)
Mor
Neštovice
Den 10
10
NÁKAZA NEBO EPIDEMIE?
Antrax (a většina ostatních)
Mor
Neštovice
Den 20
11
NÁKAZA NEBO EPIDEMIE? Antrax (a většina ostatních)
Mor
Neštovice
Den 30
12
NÁKAZA NEBO EPIDEMIE? Antrax
Mor
Neštovice
(a většina ostatních)
Den 40
13
"UNIKÁTNÍ" OHROŽENÍ • Dvojí použití přírody • Vyvíjející se technologie • Politické faktory
14
Exprese genů v cereolysin AB Bacillus anthracis očkovacího kmene zajišťuje ochranu proti experimentální infekci hemolytického antraxu A.P. Pomerantsev, N.A. Staritsin, Yu. V. Mockov and L.I. Marinin
…. výsledky popisují modulaci imunitní patogenních vlastností B. anthracis v důsledku exprese genů cereolysin AB.
Vaccine. Vol 15, 1997
15
Technologická změna by mohla být účinná biologickou zbraň na pohyblivé cíle Genomika Proteomika Automatické Sekvenování Klonování Transfekce Polymerázové řetězce Reakce Změna agentu tropismem, Výrobní metody, Zvýšená stabilita.
Přístup k technologiím a informacím je čím dál jednodušší
16
STUDENÁ VÁLKA - ŘEŠENÍ • Očkovací látky, léky a diagnostika • Environmentální senzory a masky
• Úmluva o biologických zbraní
17
ZMĚNA BIOLOGICKÉ HROZBY
STUDENÁ VÁLKA
VÁLKA V ZÁLIVU
TAKTICKÉ POUŽITÍ NA BITEVNÍM POLI…. A STRATEGICKÉ POUŽITÍ PROTI USA
DNES ... A ZÍTRA?
“TERORISTA“ POUŽIT PROTI ARMÁDĚ NEBO CIVILISTůM
18
PROČ BIOTERORISMUS DNES VE SPOJENÝCH STÁTECH? • Mohou tím porazit národ,
• Mohou to udělat konvenčně, • Zájem o velké vyrovnání, • Biologická válka, odborné znalosti jsou k dispozici, • Dvojího užití - přírodu je těžké odhalit, • Jsme nadále ohroženi, • Biotechnologie usnadňuje, • Avšak naštěstí stále to není tak snadné.
19
BIOLOGICKÉ TERORISTICKÝ SPECTRUM Pravděpodobnost výskytu
•Mnoho agentů •Individuální/Skupiny
•Klasický agenti •Státní sponzorství
Falešné zprávy
Bez velký počt obětí Zařízení/Agenti
Počty nehod
S velkým počtem obětí Zařízení/Agenti
20
Pravděpodobnost výskytu
BIOLOGICKÉ TERORISTICKÝ SPECTRUM Falešné zprávy
•Mnoho agentů •Individuální/Skupiny
1997: 27 falešné zprávy Since then: ca. 200/yr Říjen 2001: > Tisíce
•Klasický agenti •Státní sponzorství
Bez velký počt obětí Zařízení/Agenti S velkým počtem obětí Zařízení/Agenti
1987: Salmonella na salátovým baru…. nyní B. anthracis
Počty nehod
Žádný
21
NÁSTROJE PRO IDENTIFIKACI BIOLOGICKÝCH PROSTŘEDKŮ
• Kultura a izolace
(1 - 30 dní)
• Zvířecí očkování
(2 - 30 dní)
• Imunoanalýzy
(2 - 6 hodin)
• Zkoušky nukleové kyseliny (3 - 5 hodin) • Hmotnostní spektroskopie
(1 - 8 hodin)
22
ZLEPŠOVÁNÍ DETEKCE ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ • Logistika (např. výkon a reagenty) • Citlivost • Rušení pozadí • Aktuálnost
Detekce k upozornění nebo Detekce k léčbě
23
Bill Patrika RELATIVNÍ AEROSOL SCHÉMA ÚČINNOSTI Agent
Respirační dávka pro člověka (ug)
Q horečka Tularémie VEE
0.0000021 -Více infekční 0.0001 -Více toxický 0.0004
(Venezuelan Equine Encephalomyelitis virus)
Antrax SEB
0.008
(Stafylokokový enterotoxin B)
0.025 4.5 8,000
Vyhlazení A Nervové agenty VX
24
POŽADAVKY NA CITLIVOST HLÁSIČE IF…...ID50 is 100 organismy AND..Uchovávání aerosolu je 60% AND..Minutový objem je10 litrů AND.. Oblak je na místě za 10 min 100 org X 60% = 60 org 10 l /min X 10 min = 100 litrů
ID50 10 100 1,000 10,000
Human. 6 org/100 l 6 org/10 l 6 org/l 60 org/ l
Sensor Reqmt. 10 org/100 l 10 org/10 l 10 org/ l 100 org/l
Poznámka: Člověk si musí z 10 orgs udržet 6.
Musí odhalit 60 org v 100 litrů OR 0.6 org/litr (nebo 6 organismů / 10 litrů)
25
VÝZVA VČASNÉ DIAGNOSTIKY • Odběr vzorků • Příprava vzorku (clean-up) • Komplexní matice / pozadí • Přesné rozlišení • Miniaturizace
Rozumné Cíle:: • Ukázka uprav do < 5min • Genová Zesílení a Detekce do < 25min
26
SLOŽITOST PROBLÉMU • Cíle mohou být vojenské, civilní nebo obojí • Rozměry hrozby mohou být velmi malé • Může se zdát, že onemocnění se vyskytují přirozeně • Přisuzování nebude vždy možné
• Podstatnější je, že je to problém veřejného zdraví
• Technika řešení sama o sobě nestačí
Vojenská a veřejná připravenost má odrazující účinek
NOVINKA, VÍCEMOCNÁ OHROŽENÍ: SNÍŽENÍ PROLIFERACI
27
NENÍ JEDNOTNÝ PŘÍSTUP PRO VŠECHNY SITUACE Rusko Současná ekonomická slabost poskytuje možnosti k snižování ohrožení Čína Rostoucí světové moc v oblasti biotechnologie, velkou neznámou Menší ohrožení národů Mnozí mohou být schopny produkovat efektivní biologické zbraně Subnárodní skupiny .... nebo jednotlivci?
Nová hrozba může Vypadat jako 1999 západně nilské ohnisko
28
CO SE ZMĚNILO … • Něco, co souvisí s "úmyslem poškodit" • Nová onemocnění týkající se okamžité lékařské diferenciály • Veřejné porozumění biologické hrozby • Financování bioterorismu, připravenost • Vnitrostátní ... a zřejmě mezinárodní ... Budou • A dokonce, imunizace obyvatelstva
… A CO NE?? • Technická obtížnost přípravy agenta • Důležitost meteorologie na útočníka • Obtížnost sběru zpravodajských informací • Hodnota veřejného zdraví pro připravenost • Základny hodnota naší vědy a techniky • Hodnota vzdělávání
29
CESTA DOPŘEDU • Dozor (diagnostika a komunikace) • Vzdělání
• Proaktivní odstrašení
Nejde o to: - Obleky - masky - dekont. stanice Jde o veřejné zdraví
• Veřejné zdraví pro infrastrukturu
• Humint (HUMan INTeligence) - Lidská inteligence • Biomedicínský výzkum
30
CESTA DOPŘEDU • Dozor (diagnostika a komunikace) • Vzdělání
Ale to není JEN veřejné zdraví ....
• Proaktivní odstrašení
Je to veřejné zdraví (+)
• Veřejné zdraví pro infrastrukturu
• Humint (HUMan INTeligence) - Lidská inteligence • Biomedicínský výzkum
31
BIOTERORISMUS: ZJIŠTĚNÉ POZNATKY • Myslete pro veřejné zdraví (plus) • Myslete na dvojího užití investice
• Přemýšlejte technická báze není technika • Myslete na vzdělávání
• Myslete na pořizovací cena – výhody • Myslete na dlouhodobé termíny
32
Budoucnost ... problémy a možná řešení
V POSLEDNÍCH 5 – 6 ROKŮ: RYCHLÉ ZMĚNY • • • • • • • • • • • • • • • •
33
Nonprolif. Smlouvy ...............Kooperativní snižování ohrožení Obrana studené války .......... Vnitrostátní připravenost DoD masky…………………….Nové oblečení, technologie Specifické Vakcíny ……... Diagnostika, drogy, kmenové CMs HUMINT .......................... Masint a analýza hrozeb Jaderná ................... Bio DoD ....................... DoD / CDC / DoJ / DOE... Státní a místní Nízká ........................ Vysoká málo ....................... (mnoho) DoD……………….….HHS, FEMA, DoJ $\ DoD……………....$/ HHS, DoJ, DoD, DoE, IC $137M in DoD in ‘97..$11B Celostátně v ‘03 Vzdělání DoD ....................... DoD, DoJ, HHS, Academia, Průmysl Nepřítel Sovětský svaz (80.let) ..... státní a nestátní subjekty Spolupracovníci Spojenci ....................... ruští kolegové Falešné zprávy Téměř žádný ............... Rutinní .......... Ohromující Zájem Nízký ......................... vysoký ........ Extrémně vysoký Nonprolif. Zaměření PCMs MCMs Intel Dozor Analýza Složitost Experti Mgt Výzkum $
34
"SEZNAM PŘÁNÍ" PRO BUDOUCNOST • • • • • • • •
Nonprolif. Detekce MCMs Třídění Intel Dohled Vedení Vedoucí výsledky • Vzdělání • Regulační • Výzkum • Falešné zprávy • Politika
"Důvěra" tabletky Jednoduchá, levná, obecná, integrovaná....dvojího užití Před-klinické diagnostické, terapeutické obecné léky Během 4 hod. minimálně invazivní "třídicí zařízení„ "Intent" metr Satelitní bázi, vysoká citlivost, bezprostřední Vzdělání, cíle Orientovaná mise; ochoten přijmout odpovědnost/sdílet CB "MASH" ze série ..... V "antrax" dopisy Efektivní FDA týmové ..... dostáváme se tam Přínosů a rizik založené na zboží dvojího užití, základní Únos modelu letadla?….je to ale mnohem obtížnější Rychlá odplata a extrémní opatření
