Национальная микробиологическая лаборатория Канады: история и современность.

Введение

Отдел Агентства общественного здравоохранения Канады

Национальная микробиологическая лаборатория (NML) является частью Агентства общественного здравоохранения Канады (PHAC) – агентства правительства Канады, ответственного за общественное здравоохранение, подготовку и реагирование на чрезвычайные ситуации в области здравоохранения, а также за контроль и профилактику инфекционных и хронических заболеваний. NML располагается в нескольких центрах по всей стране, включая Канадский научный центр здоровья человека и животных (CSCHAH) в Виннипеге, Манитоба. NML имеет еще один центр в Виннипеге – Центр исследований инфекционных заболеваний имени JC Wilt на авеню Логан, который служит центром исследований и диагностики ВИЧ в Канаде. Три других основных центра находятся в Гвелфе, Сент-Иасенте и Летбридже. CSCHAH – это лаборатория инфекционных заболеваний 4-го уровня биобезопасности, единственная в своем роде в Канаде. Благодаря максимальной изоляции, ученые могут работать с патогенами, включая вирусы Эбола, Марбург и Ласса. В CSCHAH NML также размещается Национальный центр по изучению болезней животных Канадского агентства по контролю за продуктами питания, поэтому ученые NML совместно используют помещения с вирусологами, специализирующимися на животных.

История

Национальной микробиологической лаборатории предшествовало Бюро микробиологии, которое первоначально входило в состав Лабораторного центра по контролю заболеваний при Министерстве здравоохранения Канады в Оттаве. В 1980-х годах Министерство здравоохранения Канады выявило необходимость как в замене устаревших лабораторных помещений, срок службы которых подходил к концу, так и в создании помещений с уровнем биологической безопасности 4 в стране. Примерно в то же время Министерство сельского хозяйства Канады (до создания Канадского агентства по контролю за продуктами питания) также определило потребность в новых лабораторных помещениях, включая помещения с высокой степенью изоляции. Было установлено множество преимуществ от размещения обеих лабораторий в одном здании, и Виннипег был выбран в качестве места расположения; об этом было объявлено в октябре 1987 года. После некоторых обсуждений площадкой для строительства был выбран участок городской коммунальной службы рядом с Центром медицинских наук (крупной учебной больницей), медицинским факультетом Университета Манитобы и другими организациями, занимающимися биологическими науками. Строительство объекта, который впоследствии получил название Канадский научный центр здоровья человека и животных (часто называемый в народе "Вирусологической лабораторией"), началось с официальной церемонии закладки первого камня в декабре 1992 года. Совместная проектная группа, состоящая из архитекторов Dunlop из Торонто и Smith Carter Architects and Engineers из Виннипега, посетила 30 лабораторий для изучения передовых методов обеспечения биологической безопасности и проектирования. Строительство было в основном завершено к концу 1997 года, первые программы стартовали весной 1998 года, а все лаборатории были введены в эксплуатацию позднее. Официальное открытие состоялось в июне 1999 года. После вспышки SARS в 2003 году в 2004 году было создано Агентство общественного здравоохранения Канады для усиления внимания к вопросам общественного здравоохранения и готовности к чрезвычайным ситуациям в стране. Оно входит в состав федерального Министерства здравоохранения (наряду с Министерством здравоохранения Канады, Канадским институтом исследований в области здравоохранения и другими организациями). К 2018 году НМЛ начала использовать геномику и передовые вычислительные технологии для изучения микробов на генетическом уровне в так называемых "сухих лабораториях", в отличие от "мокрых лабораторий" с чашками Петри и клеточными культурами. Ранее, в июле 2019 года, этих двух сотрудников уволили с неоплачиваемых должностей в Университете Виннипега за их причастность к таинственной транстихоокеанской отправке вирусных материалов класса BSL4 в их родную страну, после того как была вызвана Королевская канадская конная полиция (RCMP).

The National Microbiology Laboratory was preceded by the Bureau of Microbiology which was originally part of the Laboratory Centre for Disease Control of Health Canada in Ottawa. In the 1980s, Health Canada identified both the need to replace existing laboratory space that was reaching the end of its lifespan and the need for Containment Level 4 space in the country. Around the same time, Agriculture Canada (prior to the Canadian Food Inspection Agency being formed) also identified the need for new laboratory space including high containment. Numerous benefits were identified for housing both laboratories in one building and Winnipeg was chosen as the site; an announcement to that effect was made in October 1987. After some debate, the spot chosen for the site was a city works yard near to the Health Sciences Centre (a major teaching hospital), the University of Manitoba's medical school, and other life science organizations. Construction of the facility that came to be named the Canadian Science Centre for Human and Animal Health (often referred to locally as "the Virology Lab") began with an official ground breaking in December 1992. The joint venture design team of Toronto based Dunlop Architects and Winnipeg based Smith Carter Architects and Engineers visited 30 laboratories to seek best practices in containment and design. Construction was largely complete by the end of 1997 with the first programs beginning in the spring of 1998 and all laboratories coming on line after that. The official opening took place in June 1999. Following the SARS outbreak in 2003, the Public Health Agency of Canada was formed in 2004 to provide a stronger focus on public health and emergency preparedness in the country. It is a member of the federal Health Portfolio (along with Health Canada, the Canadian Institute of Health Research, and other organizations). By 2018 the NML was beginning to use genomics and advanced computing to study microbes at the genetic level in so called "dry lab" facilities, as opposed to "wet labs" with Petri dishes and cell cultures. previously in July 2019 the pair had been dismissed from their positions as unpaid members of the University of Winnipeg for their agency in a mysterious trans Pacific shipment of BSL4 grade virus materials back to their homeland when the RCMP was called in.

Сдерживание

Патогены человека классифицируются по группам риска. Критерии определения группы включают уровень риска для здоровья человека или общественного здоровья, а также вероятность того, что патоген человека действительно вызовет заболевание у человека, а также наличие лечения и профилактических мер. Необходимый уровень сдерживания для патогенов из конкретных групп риска может зависеть от типа выполняемой работы; например, культивирование (или выращивание) вируса или бактерии требует более высокого уровня сдерживания, чем некоторые диагностические тесты. NML располагает лабораториями уровней 2, 3 и 4. В лабораториях инфекционных заболеваний для здоровья человека проектирование и строительство объекта, инженерные системы контроля, а также обучение и методы работы персонала направлены на защиту работников лаборатории, сдерживание патогенов и предотвращение загрязнения материалов для обеспечения точной диагностики и исследований. Все эти факторы варьируются в зависимости от уровня сдерживания. Подавляющее большинство (87,7%) лабораторных площадей NML относится к уровню сдерживания 2 (CL2). Это тот же тип лаборатории, который можно встретить в кабинетах врачей, больницах и университетах. В лаборатории 2-го уровня работа с инфекционными материалами проводится внутри бокса биологической безопасности (BSC), и используются соответствующие средства индивидуальной защиты в зависимости от выполняемых задач (перчатки, защита для глаз, лабораторные халаты, халаты и т. д.). Патогены 2-й группы риска, с которыми работают в лабораториях 2-го уровня, могут вызывать заболевания, но не представляют серьезной опасности и часто циркулируют в обществе. Загрязнение окружающей среды должно быть сведено к минимуму за счет использования раковин для мытья рук и оборудования для дезинфекции, такого как автоклавы. Примеры включают кишечную палочку, коклюш и сезонный грипп. NML также располагает лабораториями уровня 3 (CL3) (8,6% лабораторного пространства). Патогены 3-й группы риска могут передаваться воздушно-капельным путем, часто для проявления эффекта требуется лишь низкая инфекционная доза, и они могут вызывать серьезные или опасные для жизни заболевания. CL3 делает акцент на дополнительных первичных и вторичных барьерах для минимизации выброса инфекционных организмов в лабораторию и окружающую среду. Дополнительные меры для предотвращения распространения организмов CL3 включают соответствующую защиту органов дыхания, HEPA-фильтрацию выходящего из лаборатории воздуха и строгий контроль доступа в лабораторию. Примеры включают туберкулез, вирус Западного Нила и пандемический грипп H1N1. Небольшой процент лабораторного пространства (3,6%) отводится под уровень сдерживания 4 (CL4) в NML. Эти агенты обладают потенциалом для передачи воздушно-капельным путем, часто имеют низкую инфекционную дозу и вызывают очень серьезные и часто смертельные заболевания; лицензированного лечения или вакцины не существует. Этот уровень сдерживания представляет собой изолированный блок, независимый от других зон. CL4 делает акцент на максимальном сдерживании инфекционного агента путем полной герметизации периметра объекта с подтверждением отрицательным давлением, изоляции исследователя от патогена с помощью герметичного костюма с положительным давлением и дезинфекции воздуха и всех других материалов. Примеры включают Эбола, Нипах, Марбург и пандемический грипп 1918 года.

Human pathogens are classified into risk groups. The criteria to determine the group includes the level of risk to the health of a person or to public health, as well as the likelihood that the human pathogen will actually cause disease in a human, and whether treatment and preventative measures are available. It can depend on the type of work being done as to which level of containment is needed for pathogens from specific risk groups; as an example, culturing (or growing) a virus or bacterium requires higher containment than some diagnostic tests. NML operates Containment Level 2, 3 and 4 laboratories. In human health infectious disease laboratories, the design and construction of the facility, the engineering controls, and the training and techniques of staff are all focused on protecting lab workers, containing the pathogens, and preventing contamination of materials to ensure accurate diagnosis and research. All of these factors vary depending on the level of containment. The vast majority (87.7%) of NML's lab space is Containment Level 2 (CL2). This is the same type of laboratory found in doctors' offices, hospitals and universities. In a Level 2 lab, work with infectious materials is done inside a biosafety cabinet (BSC) and appropriate personal protective gear is worn relative to activities (gloves, eye protection, lab coats, gowns, etc.). Risk Group 2 pathogens worked with in Level 2 can cause disease but are not a serious hazard and they are often circulating in the community. Environmental contamination must be minimized by the use of hand washing sinks and decontamination facilities such as autoclaves. Examples include E coli; whooping cough; and seasonal influenza. NML also has Containment Level 3 (CL3) laboratories (8.6% of lab space). Risk Group 3 pathogens may be transmitted by the airborne route, often need only a low infectious dose to produce effects, and can cause serious or life threatening disease. CL3 emphasizes additional primary and secondary barriers to minimize the release of infectious organisms into the immediate laboratory and the environment. Additional features to prevent transmission of CL3 organisms are appropriate respiratory protection, HEPA filtration of exhausted laboratory air, and strictly controlled laboratory access. Examples include tuberculosis; West Nile virus; and pandemic H1N1 influenza. A small percentage of laboratory space (3.6%) is devoted to Containment Level 4 (CL4) at NML. These agents have the potential for aerosol transmission, often have a low infectious dose and produce very serious and often fatal disease; there is no licensed treatment or vaccine available. This level of containment represents an isolated unit independent of other areas. CL4 emphasizes maximum containment of the infectious agent by completely sealing the facility perimeter with confirmation by negative pressure testing, isolation of the researcher from the pathogen by an enclosed positive pressure suit, and decontamination of air and all other materials. Examples include Ebola, Nipah, Marburg, and 1918 pandemic influenza.

Структура

Программы NML размещаются в нескольких учреждениях по всей стране. Два из этих учреждений находятся вблизи друг от друга в Виннипеге: Канадский научный центр здоровья человека и животных на улице Арлингтон и Исследовательский центр инфекционных заболеваний им. Дж. К. Вилта на проспекте Логан. Другие учреждения расположены в Гелфе, Онтарио; Сент-Иасент, Квебек и Летбридже, Альберта. НМЛ разделена на пять основных лабораторных отделений, которые поддерживаются научными и административными службами. Основные отделения НМЛ:

Бактериальные патогены, специализирующиеся на бактериальных заболеваниях, таких как туберкулез и организмы, устойчивые к антибиотикам. Заболевания, передающиеся с пищей и водой, фокусирующиеся на патогенах, передающихся с пищей и водой, включая E. coli и Salmonella. Вирусные заболевания, охватывающие широкий спектр вирусных заболеваний, включая гепатит и другие патогены, передающиеся через кровь, респираторные вирусы и вирусные экзантемы, такие как корь. Зоонозные заболевания и особо опасные патогены, изучающие вирусные, бактериальные и риккетсиозные зоонозы (заболевания, передаваемые человеку от других видов), такие как вирус Западного Нила и болезнь Лайма, а также патогены группы риска 4, такие как вирусы Эбола, Марбург и Ласса. ВИЧ и ретровирусология, предоставляющие лабораторные услуги и научную экспертизу в области ВИЧ и новых ретровирусов. Отдел научных технологий и услуг работает с этими отделениями, предоставляя технологические подходы, включая геномику, протеомику и биоинформатику. Также существует Отдел оценки рисков для здоровья населения, являющийся специализированным ресурсом, предоставляющим научные знания и решения для более точной оценки рисков для здоровья населения и принятия решений, с особым вниманием к угрозам инфекционных заболеваний, передаваемых через пищу, животных или окружающую среду. Эти научно-исследовательские отделения дополняются и поддерживаются многочисленными другими подразделениями, обеспечивающими их текущую деятельность, такими как Управление научного планирования, поддержка программ и услуг, научные информационные службы, научная поддержка и обслуживание клиентов, службы эпиднадзора и референс-службы, Отдел управления объектами и имуществом и Отдел биорисков и охраны труда. НМЛ также финансирует Национальный референс-центр паразитологии в Монреале и имеет технического сотрудника по связям с лабораториями в большинстве провинциальных лабораторий.

Рабочая сила

В NML работают ученые (MD, PhD и DVM), биологи и лаборанты, но также в штат входят специалисты по информатике, эксперты по биологической безопасности, персонал, специализирующийся на эксплуатации и техническом обслуживании, и административный персонал, среди прочих. Общее число сотрудников по состоянию на 2016 год составляет около 600 человек. Лаборатория сотрудничала с учеными из Народно-освободительной армии как минимум с 2016 по 2020 год.

Директоры

С 2000 по 2014 год доктор Фрэнк Пламмер был научным генеральным директором Национальной микробиологической лаборатории. Под руководством доктора Пламмера НМЛ превратилась в одно из ведущих мировых учреждений в области исследований, выявления и реагирования на глобальные инфекционные заболевания и угрозы биологической безопасности. Доктор Пламмер получил медицинскую степень в Университете Манитобы в 1976 году. В период с 1984 по 2001 год доктор Пламмер жил в Найроби, Кения, где возглавил разработку всемирно известной «Кенийской программы борьбы со СПИДом», созданной университетами Манитобы и Найроби. Эта эпидемиологическая работа по ВИЧ имела ключевое значение для глобального понимания факторов риска передачи ВИЧ и способов предотвращения его распространения. Доктор Пламмер первым показал, что гетеросексуальные женщины также могут заражаться ВИЧ/СПИДом, и что группа секс-работниц из Найроби обладала естественным иммунитетом к ВИЧ/СПИДу. Это последнее открытие позволило предположить возможность разработки вакцины в будущем. В 2014 году доктор Пламмер покинул пост научного генерального директора НМЛ, чтобы занять должность старшего советника главного специалиста по охране здоровья Агентства. До своей смерти в феврале 2020 года он оставался выдающимся профессором Университета Манитобы. В 2015 году доктор Мэтью Гилмор стал научным генеральным директором Национальной микробиологической лаборатории и Лаборатории зоонозов, передающихся через пищу. Доктор Гилмор возглавил партнерство, в результате которого эти две лаборатории были объединены под эгидой Национальной микробиологической лаборатории. Ранее он был руководителем отдела кишечных заболеваний, а затем директором программы по бактериологии и кишечным заболеваниям в НМЛ. Доктор Гилмор удостоен ряда научных наград, включая премию Канадского общества микробиологов «Канадский аспирант-микробиолог года», награду Агентства общественного здравоохранения Канады «Самый перспективный исследователь» и награду доктора Андреса Петрасовица за заслуги в области общественного здравоохранения, а также награду Health Canada за выдающиеся достижения в области совместного руководства и награду за выдающиеся достижения в науке. Доктор Гилмор продолжает работать ассистентом профессора в Департаменте медицинской микробиологии и инфекционных заболеваний Университета Манитобы, а также секретарем-казначеем Канадской ассоциации клинической микробиологии и инфекционных заболеваний (CACMID).

From 2000 to 2014, Dr. Frank Plummer was the Scientific Director General of the National Microbiology Laboratory. Under Dr. Plummer's guidance, the NML developed into one of the world's premier institutions in the research, detection, and response to global infectious disease and bio security threats. Dr. Plummer received his medical degree from the University of Manitoba in 1976. Between 1984 and 2001, Dr. Plummer lived in Nairobi, Kenya where he spearheaded the development of the world renowned "Kenya AIDS Control Program," established by the Universities of Manitoba and Nairobi. This HIV epidemiological work was central to global understanding of the risk factors for HIV transmission and how to prevent its spread. Dr. Plummer was the first to reveal that heterosexual women could also be infected with HIV/AIDS and that a cohort of Nairobi sex workers had a natural immunity to HIV/AIDS. This latter discovery suggested the possibility that a vaccine could eventually be developed. Dr. Plummer stepped down as the NML's Scientific Director General to take the position as senior adviser to the Agency's Chief Public Health Officer in 2014. He remained as a distinguished professor at the University of Manitoba prior to his death in February 2020. In 2015, Dr. Matthew Gilmour became the Scientific Director General of the National Microbiology Laboratory and the Laboratory for Foodborne Zoonoses. Dr. Gilmour spearheaded the partnership that brought these two laboratories together under the National Microbiology Laboratory umbrella. He was previously the Chief, Enteric Diseases and subsequently the Program Director, Bacteriology and Enteric Diseases at the NML. Dr. Gilmour has won a number of scientific awards including Canadian Society of Microbiologists' Canadian Graduate Student Microbiologist of the Year Award; the Public Health Agency of Canada's Most Promising Researcher Merit Award and Dr. Andrés Petrasovits Public Health Merit Award; and Health Canada's Excellence Award in Collaborative Leadership and Award for Excellence in Science. Dr. Gilmour continues to be an Assistant Professor at the University of Manitoba's Department of Medical Microbiology and Infectious Diseases as well as the Secretary Treasurer of the Canadian Association for Clinical Microbiology and Infectious Diseases (CACMID).