Maailmalla on uusi painajainen: muuntogeeniset bakteerit ja virukset, jotka soveltuvat terroristien ja rikollisten käyttöön.


TEKSTI:Jukka Ruukki

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Maailmalla on uusi painajainen: muuntogeeniset bakteerit ja virukset,
jotka soveltuvat terroristien ja rikollisten käyttöön.

Julkaistu Tiede-lehdessä

6/2001

Alussa oli hyvä tarkoitus, mutta siitä kehkeytyi lopulta hirvittävä erehdys. Australialaistutkijat Ron Jackson ja Ian Ramshaw ryhtyivät kehittämään lempeää keinoa suojata viljelykset hiirituholaisilta: ehkäisyrokotetta, joka saisi hiirinaaraan tuottamaan vasta-aineita omille munasoluilleen. Rokotteen kantajina käytettiin hiirirokkoviruksia.

Ehkäisyrokote osoittautui oivalliseksi. Jotta teho olisi taattu, Jackson ja Ramshaw siirsivät viime tammikuussa virukseen vielä interleukiini-4-geenin. IL-4 on elimistön viestimolekyyli, joka muun muassa lisää vasta-ainetuotantoa. Pian alkoi tapahtua.

Tutkijoiden yllätykseksi interleukiiniryöppy mykisti lähes täysin jyrsijöiden soluvälitteisen immuniteetin, joka pitää viruksia kurissa. Nyt hiirirokkovirusten kasvua ei estänyt mikään. Hiiret kuolivat häkkeihinsä muutamassa päivässä. Saman kohtalon kokivat jopa ne eläimet, jotka oli aiemmin rokotettu hiirirokkovirusta vastaan. Tutkijat tajusivat luoneensa tappajan, joka voisi väärissä käsissä muuttua entistä vaarallisemmaksi.

Isorokko voidaan herättää

- Samanlainen muutos ihmisen isorokkoviruksessa tekisi siitä hyvin tuhoisan, arvioi virologian professori Antti Vaheri Helsingin yliopistosta.

Hiirirokkoviruksen sukulainen on tartuttavuutensa takia houkutteleva biologinen ase. Iso tappaa peräti neljänneksen sairastuneista. Esimerkiksi suurella osalla suomalaisista ei ole suojaa tautia vastaan, koska isorokkorokotukset lopetettiin jo 1970-luvun lopulla.

Onneksi isorokko on käytännössä kadonnut maapallolta. Viimeisin epidemia sammui Somaliassa 1977. Jäljellä olevia viruksia säilytetään kahdessa turvalaboratoriossa, Venäjän Koltsovossa Novosibirskin alueella ja Yhdysvalloissa Atlantassa. Päätös virusvarastojen tuhoamisesta on lykätty vuoteen 2002. Toteutuessaan tuhoaminen merkitsisi sitä, että ihminen olisi ensimmäisen kerran tahallisesti hävittänyt luonnossa elävän lajin.

Huono uutinen on se, että tappajan voi herättää henkiin. - Se on helppo rakentaa uudelleen eläinten rokkoviruksista, koska niiden genomit muistuttavat hyvin paljon oman viruksemme genomia, sanoo J. Craig Venter. Ihmisen genomin kartoittajana kunnostautunut Celera Genomicsin nokkamies on yksi niistä asiantuntijoista, joita Yhdysvaltain tieteenedistämisseura oli kutsunut luennoimaan viimekeväisen tiedeviikkonsa bioasesymposiumiin.

Tuhoisia ideoita syntyy helposti

Australialaistutkijoiden erehdys on nostanut esiin modernin biotekniikan synkän ulottuvuuden. Mikrobien geneettinen muuntelu on asiansa osaavalle molekyylibiologille varsin helppoa. Mahdollisuudet ovat rajattomat.

- Jos keräät joukon tutkijoita kokoukseen ja annat heidän hetken pohtia, saat tulokseksi lukemattomia vaihtoehtoja tuhoaseen reseptiksi, vakuuttaa Stanfordin yliopiston Steven Block Nature-lehdessä. Biotieteiden professori kuuluu asiantuntijaryhmään, joka neuvoo viranomaisia biologisten uhkien torjunnassa.

Tiedeyhteisön enemmistö luokittelee muuntogeeniset bioaseet vielä tieteisfantasiaksi. Todellinen uhka väijyy perinnäisissä taudinaiheuttajissa, joiden tuottaminen ja käyttö on hyvin yksinkertaista. Silti moni valtio, Yhdysvallat etunenässä, kehittää jo menetelmiä, joilla tunnistetaan geenitekniikalla trimmattujen mikrobien aiheuttamat tartunnat.




Terroristilla valinnanvaraa

Bioaseena voidaan käyttää monia bakteereja ja viruksia sekä eläin-, kasvi- tai mikrobiperäisiä myrkkyjä. Tässä to-dennäköisimpiä vaihtoehtoja.

Hengitysilmasta saatu karjan perna-ruttobakteeri (Bacillus anthracis) aiheuttaa ihmisessä äkillisen, vaikean keuhkokuumeen. Ennalta otettu rokote suojaa kohtalaisesti. Myös lääkehoito tehoaa melko hyvin, mutta hoitamat-tomana kuolleisuus on 100 %. Bakteerin itiöt säilyvät maassa tartuttamiskykyisinä kymmeniä vuosia. Genomi selviää tänä vuonna.

 


Ruttobakteeri (Yersinia pestis) aiheuttaa imusolmukkeiden tuskallista turvotusta tai äkillisen keuhkotulehduksen ja tuottaa tappavan verenmyrkytyksen. Ennalta otettu rokote tehoaa kohtalaisesti. Anti-bioottihoidon teho vaihtelee. Tämä bioaseiden klassikko on helposti tarttuva ja leviävä, ja sitä on hyödynnetty 1300-luvulta lähtien. Ruttobakteerin genomi selviää tänä vuonna.

 


Pahimmillaan isorokkovirus voi aiheuttaa nopeasti tappavan verenvuototaudin. Ennalta otetun rokotteen teho on hyvä. Lääkehoitoa ei ole. Virus on hyvin tarttuva ja tappava, koska se on hävitetty luonnosta eikä väestöä enää rokoteta sitä vastaan. Viimeiset virukset on määrätty hävitettäviksi laboratorioista 2002. Genomi on selvitetty.

Clostridium botulinum -bakteerin tuottama botuliini on voimakkain tunnettu myrkky. Se on hermomyrkky, joka nieltynä tai hengitettynä halvauttaa hengityksen. Ennalta otettavaa rokotetta on kokeiltu. Lääkehoitoa ei ole. Tämä bakteeri on pernaruton ohella käytetyin bioase, ja sitä on helppo tuottaa ja levittää itiöinä.

Stafylokin tuottamat enterotoksiinit voidaan muokata aerosoliksi ja sekoittaa elintarvikkeisiin. Kuolleisuus on pieni, mutta pahimmillaan toksiinit aiiheuttavat korkeaa kuumetta ja sokkioireita. Lääke-hoitoa ei ole. Useiden stafylokokki-kantojen genomit on selvitetty, ja monia selvitetään paraikaa.

Antibiootti kukistuu vähällä vaivalla

Helpoin tapa parannella bioasetta olisi lisätä taudinaiheuttajan vastustuskykyä antibiooteille. Vaivattomuus perustuu siihen, että antibiootteja torjuvat geenit sijaitsevat usein bakteerien plasmideissa, pienissä dna-renkaissa, jotka kahdentuvat itsestään ja siirtyvät helposti bakteerisolusta toiseen.

Tutkijat ovat hyödyntäneet ideaa jo kauan esimerkiksi muuntogeenisten bakteerien tuotannossa. Antibioottia vastustavan geenin siirto harmittomasta bakteerista pahamaineiseen pernaruttobakteeriin ei ole temppu eikä mikään. Esimerkiksi beetalaktamaasi-entsyymiä tuottava geeni veisi terän penisilliiniltä, jota nykyisin annetaan pernaruttopotilaille.

- Kokeiluja on kenties jo tehty, arvioi Leedsin yliopiston Alastair Hay, joka on perehtynyt entisen Neuvostoliiton bioaseohjelmiin. Hayn mukaan silloisen suurvallan laboratorioissa muhi ruttobasilli, joka kykeni vastustamaan 16:ta eri antibioottia.

Samalla tekniikalla voitaisiin myös lisätä jonkin taudin tappavuutta. Esimerkiksi kolibakteerit ovat yleisiä ja aiheuttavat tavallisesti vain lieviä ruokamyrkytyksiä. Tilanne muuttuisi dramaattisesti, jos kolin kyytiin pakattaisiin botulinumtoksiinin eli botuliinin geeni. Clostridium botulinum -bakteerin muodostama hermomyrkky on tappavimpia luonnossa esiintyviä yhdisteitä.

Evoluutioon vauhtia dna-sekoituksilla

Molekyylibiologian pimeää puolta avittaa se, että genomitieto antaa eväät "leikata ja liimata" eri ominaisuuksia toisiinsa. Yli 30 eliön perimä on jo luettu, ja lisää selvitetään tiheään tahtiin.

Hengenvaarallisen ripulikolin, leprabakteerin ja kahden antibiooteille vastustuskykyisen stafylokokin perimät luettiin äskettäin. Tänä vuonna odotellaan vielä ruttobasillin (Yersinia pestis) ja pernaruttobasillin (Bacillus anthracis) genomin selviämistä. Koska genomitieto on vapaasti saatavissa, osa tutkijoista pelkää väärinkäytöksiä.

Koko genomin tunteminen ei ole välttämätöntä, jos tieteen pimeälle polulle hairahtunut tutkija haluaa tuottaa tuhoaseita. Tehokkaimpia tapoja on vauhdittaa mikrobikantojen evoluutiota sekoittamalla niiden dna:ta. Menetelmässä kopioidaan ja pilkotaan kiinnostavia geenejä ja kootaan niistä uusia yhdistelmiä. Kokoamisessa käytettävät entsyymit tuottavat dna:n emäsjärjestykseen pieniä muutoksia, jotka kenties saavat aikaan haluttuja ominaisuuksia.

Dna:ta pilkkomalla etsitään uusia lääkkeitä, mutta sen sivupolkuna on syntynyt jo erittäin vastustuskykyisiä bakteerikantoja ja tavallista tarttuvampia viruksia.

Hurjin visio keinotekoinen tappaja

- Äärimmäinen uhka ovat keinotekoiset mikrobiaseet, J. Craig Venter sanoo.

Venterin johtama tutkijaryhmä havaitsi viime vuonna, että elämään tarvitaan alle 300 geeniä. Tällä määrällä sinnittelevät Mycoplasma-suvun bakteerit. Välttämättömien geenien tuntemus avaa tien keinoelämään. Ihmiskunnan on vaikea puolustautua tuntematonta uhkaa vastaan.

- Bakteereja yksinkertaisempien eliöiden kokoaminen on helpompaa, sanoo professori Dennis Bamford Helsingin yliopistosta. Hän on ryhmineen rakentanut maailman ensimmäisen monimutkaisen keinotekoisen viruksen. Proteiineista ja nukleiinihapoista kasattu bakteriofagi toimii ja lisääntyy isäntäsolussaan eli bakteerissa aivan kuin aito eliö.

  virustautien ehkäisyyn, Bamford korostaa.

Onneksi hankalia hallita

Bamford pitää bioaseiden uhkaa todellisena, mutta epäilee geneettisesti muunneltujen mikrobien kykyä selvitä luonnonoloissa. Kansanterveyslaitoksen infektioepidemiologian osaston tutkimusprofessori Pauli Leinikki on samoilla linjoilla. - Mikrobien pitkän aikavälin ominaisuuksia ei vielä hallita, hän sanoo. Taudinaiheuttaja voi helposti menettää sekä vastustuskykynsä että kykynsä aiheuttaa tautia.

  Tuloksena voi olla vastustuskykyinen mutta ihmiselle vaaraton bakteeri, Leinikki kiteyttää.

Esimerkiksi Tokion metrossa 1995 hermokaasuiskun tehnyt Korkein totuus -lahko suunnitteli alun perin pernaruton ja botuliinin käyttöä. Valitut bakteerikannat osoittautuivat kuitenkin koeiskuissa suhteellisen vaarattomiksi. Kun myös sumutustekniikka takkusi, lahko vaihtoi mikrobit kaasuun.

Geenitieto auttaa myös suojautumaan

Kauhukuvia maalailtaessa on hyvä muistaa geneettisen tiedon hyödyt, kuten uudet lääkkeet ja rokotteet. Biotekninen tietämys tuottaa myös keinoja suojata yhteiskuntaa bioterroristien iskuilta.

- Kun tunnemme mikrobien genomit ja meillä on niihin perustuvat pikatunnistuslaitteet, näemme nopeasti, onko kyseessä tuttu bioase vai muuntogeeninen versio, J. Craig Venter sanoo.

Nykyisin bioaseita tunnistetaan mikrobiviljelmillä, vasta-ainemittauksilla ja dna:n monistukseen perustuvalla pcr-diagnostiikalla. Kaikilla menetelmillä taudinaiheuttajan paljastamiseen tuhrautuu liikaa aikaa. Pari vuotta sitten Yhdysvaltain liittovaltion poliisilta vei kolme päivää osoittaa Nevadassa puhjennut pernarutto ihmiselle vaarattomaksi.

- Tulevaisuudessa viive kutistuu kahteen tuntiin, Venter lupaa.

Suomessa varaudutaan uhkaan

Vaikka Suomi on toistaiseksi välttynyt uhkaavilta tilanteilta, viranomaiset ovat hioneet hälytys- ja torjuntaketjua pahimman varalta. Viranomaiset ovat tiivistäneet yhteistyötään, ja terveydenhoitoväkeä on koulutettu tunnistamaan tahallisia mikrobialtistuksia.

- Ketju ei ole aivan aukoton, myöntää professori Antti Vaheri, jonka laboratorion harteilla on joidenkin bioaseiksi sopivien virusinfektioiden varmistus. - Tätä nykyä tunnistus ontuu, koska pcr-diagnostiikka ei ole ajan tasalla.

Kansanterveyslaitoksen Pauli Leinikin mukaan bioterrorismiin liittyvä suuri julkisuus lisää iskun houkuttelevuutta. - On oikeastaan hämmästyttävää, että Suomi on säilynyt lintukotona. Maailmalla kiusanteko ja biohäiriköinti ovat yleisiä, mutta Suomessa on kirjattu vain pari epäilyä.

Todennäköisin kohde vesi tai ruoka

Todennäköisin isku tehdään pilaamalla juomavettä tai elintarvikkeita. Tällaisen kiusanteon siemen saattaa itää esimerkiksi ääriliikkeissä.

- Miksi tyytyä kakun heittoon, jos kakun voi saastuttaa salmonellalla tai shigellalla, Leinikki pohtii vaihtoehtoja.

Yhdysvalloissa kirjataan joka vuosi satoja bioaseuhkauksia. Mikrobeja on käytetty erityisesti kiusantekoon ja poliittisten vastustajien eliminoimiseen.

  Aiemmin Oregonissa lähes 800 ihmistä sairastui ruokamyrkytykseen paikallisvaalien aikana. Lähteeksi paljastui lukuisiin salaattibaareihin tahallisesti levitetty salmonella. Biohäiriköintiin syyllistyneen uskonlahkon johtaja sai teosta vankilatuomion.

Sisältö jatkuu mainoksen alla