El Centro de Investigación en Sanidad Animal en Bellaterra (Barcelona) tiene varios laboratorio de bioseguridad de nivel 2 y 3. ¿Cómo se investiga con agentes biológicos de riesgo y cómo son esos laboratorio?

La investigación con agentes biológicos implica la manipulación de microorganismos vivos que pueden ser inofensivos o potencialmente letales. El riesgo asociado a estos agentes varía ampliamente, y por ello se ha establecido una clasificación en cuatro niveles de contención biológica, que determinan el diseño de las instalaciones, las prácticas de laboratorio y el equipo de protección individual (EPI) necesario. La clasificación de los agentes biológicos en distintos niveles de riesgo está bastante estandarizada internacionalmente, pero los nombres exactos, criterios regulatorios y organismos que los regulan pueden variar según el país o la organización internacional.

En España, la manipulación de agentes biológicos y la evaluación de los riesgos relacionados con la exposición a los mismos está regulada por el Real Decreto 664/1997, de 12 de mayo. El Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo del Ministerio de Empleo y Seguridad Social elabora una Guía técnica para la evaluación y prevención de los riesgos relacionados con la exposición a agentes biológicos, que incluye obligaciones tanto para los empresarios como para los empleados, y que, por tanto, todo investigador o investigadora que trabaje con agentes biológicos de riesgo debe conocer.

Los microorganismos se clasifican en cuatro grupos de riesgo según los siguientes factores:

• la virulencia del microorganismo,
• el modo en el que se trasmite y el tipo de hospedador que infecta,
• la disponibilidad de medidas preventivas efectivas (como vacunas),
• la disponibilidad de un tratamiento efectivo (antibióticos y otros quimioterápicos) y la resistencia a los mismos. 

Clasificación de los agentes biológicos y niveles de bioseguridad o contención:

Es importante destacar que “Grupo de riesgo” y “Nivel de bioseguridad” no son sinónimos. El grupo de riesgo se refiere a las características intrínsecas del agente biológico (virulencia, transmisibilidad, disponibilidad de tratamiento…), mientras que nivel de bioseguridad se refiere a las medidas de contención necesarias para trabajar con ese agente. Aunque están relacionados, no son equivalentes. Por ejemplo, la bacteria Mycobacterium tuberculosis es un agente del Grupo de Riesgo 3, pero puede manipularse en laboratorio de nivel de seguridad BSL-2 si está inactivado (por ejemplo, para diagnóstico molecular sin cultivo).

Nivel de bioseguridad 1 (BSL-1)

Son agentes biológicos de bajo riesgo individual y comunitario, no están asociados con enfermedades en humanos, y el riesgo es muy bajo para el personal y el medio ambiente. Suelen ser organismos bien caracterizados, como cepas no patógenas habituales de laboratorio como Escherichia coli K-12, Lactobacillus, Rhizobium, o la levadura Saccharomyces cerevisiae. Las instalaciones necesarias para trabajar o manipular estos microorganismos son laboratorios estándar sin sistemas de contención especiales con lavamanos cerca de la entrada y superficies fáciles de desinfectar. Las precauciones del manipulador son básicas y comunes en cualquier laboratorio e incluyen el uso de bata de laboratorio, guantes y gafas si existe riesgo de salpicadura, lavado de manos antes y después de la manipulación, y prohibido comer, beber o aplicar cosméticos en la zona de trabajo.

Nivel de bioseguridad 2 (BSL-2)

Son agentes de riesgo moderado de causar una infección para el personal. Pueden causar enfermedades humanas para las que hay tratamiento. El riesgo de propagación a la comunidad es poco probable. Se transmiten por contacto directo con fluidos biológicos, aerosoles o materiales contaminados. Algunos ejemplos son Staphylococcus aureus, Streptococcus, Salmonella typhimurium, Neisseria, Listeria, y virus como Adenovirus, virus de la gripe, sarampión o herpes simplex. Los laboratorios deben tener, al menos, acceso restringido, cabinas de seguridad biológica y sistema de autoclave para descontaminación y eliminación segura de residuos biológicos. Es necesaria una formación obligatoria en prácticas de bioseguridad, el uso de guantes, bata de laboratorio y gafas.

Nivel de bioseguridad 3 (BSL-3)

Son agentes de alto riesgo individual, pero de bajo o moderado riesgo comunitario si se emplean condiciones de contención adecuadas. Pueden causar enfermedades graves o potencialmente mortales. Se transmiten fácilmente por vía aérea (gotículas o aerosoles), por lo que requieren un mayor nivel de contención para evitar una exposición accidental o fuga ambiental. Algunos ejemplos son Mycobacterium tuberculosis, Francisella tularensis, Coxiella burnetii (fiebre Q), Brucella, virus del Nilo Occidental y algunas cepas de coronavirus SARS y MERS, SARS-CoV-2. Es al que pertenece la peste porcina africana. Los laboratorios, de acceso extremadamente restringido a personal autorizado, deben estar dotados de instalaciones de contención con presión negativa y flujo de aire controlado, cabinas de seguridad biológica de uso obligatorio para todos los procedimientos, doble puerta con sistema de esclusa, filtros HEPA en entradas y salidas de aire, sistemas de autoclave interna, entre otras medidas. Las personas que trabajen en estas instalaciones deben tener una supervisión médica periódica. El uso de mascarillas y sistemas de protección es obligatorio y deben existir planes de emergencia en caso de exposición accidental o fallo estructural.

Nivel de bioseguridad 4 (BSL-4)

Son agentes de riesgo máximo, altamente infecciosos y letales, tanto a nivel individual como comunitario, para los que no hay vacunas ni tratamientos disponibles en muchos casos. Pueden originar brotes epidémicos o incluso pandemias si no se contienen. Algunos ejemplos son los virus Ébola, Marburgo, Lassa, Congo-Crimea, Nipah y Hendra, entre otros. Las instalaciones requieren edificios físicamente aislados del resto de instalaciones, con sistemas de presión negativa con múltiples niveles de contención, entrada por esclusas con ducha química y vestuario presurizado, todo el trabajo se realiza en cabinas de bioseguridad con trajes individuales aislados y presurizados de cuerpo completo y suministro autónomo de aire. Los manipuladores deben tener un entrenamiento especializado periódico, monitoreo biométrico y videovigilancia en tiempo real, así como una cuarentena post-exposición en caso de fallo de contención.

¿Te interesa conocer un laboratorio BSL4 por dentro? (vídeo 56:48)

El trabajo con agentes biológicos exige una cultura de seguridad muy rigurosa, donde la formación del personal, la supervisión continua, la evaluación de riesgos y el mantenimiento de las instalaciones son tan cruciales como las medidas físicas de contención. La clasificación por niveles de bioseguridad no solo protege al investigador, sino que actúa como una barrera fundamental frente a posibles eventos de fuga, transmisión cruzada o bioterrorismo.

El investigador debe conocer a qué grupo de riesgo pertenece el microorganismo con el que está trabajando. Se debe garantizar que tiene la formación adecuada y dispone de las instalaciones de bioseguridad del nivel correspondiente, registradas y autorizadas para poder trabajar con estos agentes biológicos. Las actividades que se realicen deben estar siempre autorizadas y supervisadas por el Comité de Ética y de Bioseguridad correspondiente.

En un laboratorio de bioseguridad de nivel 3:

 microorganismos patógenos

Serpientes, arañas, escorpiones, anfibios, caracolas,
gusanos, pulpos, … son algunos de los animales más peligrosos que existen.
Producen potentes venenos capaces de paralizar a sus víctimas o de defenderse
de los depredadores. Suelen ser neurotoxinas o citotoxinas que afectan a las
neuronas, lisan los eritrocitos o atacan las células cardiacas.

El pez globo es
probablemente el segundo vertebrado más venenoso del mundo, después de la rana dardo dorada, un pequeño anfibio de la selva colombiana. El pez globo produce
una neurotoxina, la tetrodotoxina,
que se acumula en sus vísceras (como el hígado y los ovarios) y en la piel.
Afecta a la sinapsis neuronal y es una de la toxinas más potentes y rápidas que
se conocen. Afecta al diafragma por lo que la víctima acaba muriendo por
asfixia. 

Fórmula de la tetrodotoxina.

La carne de pez globo se considera un manjar exclusivo y exquisito en
Japón y en otros países orientales, que le denominan fugu. Unos pocos microgramos son suficiente para provocar la
muerte. No hay antídoto conocido, así que si lo cocinan mal, puede provocar la
muerte. Cada año mueren alguna persona en Japón, por consumo de fugu
contaminado con la toxina. En otros países el consumo de pez globo está prohibido.

¡Cuidado con el fugu!

¿Y qué pasa con las bacterias? ¿Hay bacterias peligrosas?

 ¿Cómo
podemos manipular o trabajar con microorganismos patógenos?

La inmensa mayoría de los microbios son unos buenos
tipos: gracias a ellos es posible la vida en el planeta, son la base de la
biotecnología, limpian nuestros desechos y  tienen funciones relevantes en
la industria alimentaria, por ejemplo.

Pero es verdad que algunos microbios tiene su lado oscuro y algunos son malos
pero que muy malos. Algunos son agentes patógenos que producen desde
enfermedades leves hasta incluso la muerte. Por eso, los microorganismos se
clasifican en cuatro grupos de riesgo según los siguientes
factores: 

– la virulencia del microorganismo, 

– el modo en el que se trasmite y el
tipo de huésped que infecta, 

– la disponibilidad de medidas preventivas efectivas
(como vacunas), 

– la disponibilidad de un tratamiento efectivo (antibióticos y
otros quimioterápicos) y la resistencia a los mismos. 

Cada grupo de riesgo
requiere unas condiciones de trabajo concretas, unos laboratorios con niveles
de bioseguridad específicos. 

Hoy vamos a visitar el Laboratorio de Bioseguridad de nivel 3 (BSL
3) del Departamento de Microbiología y Parasitología de la Universidad de Navarra, una instalación que permite trabajar con microorganismos del grupo de riesgo 3. 

Este grupo incluye
agentes patógenos para el ser humano o animales, cuyo contagio entre personas es
poco frecuente, suponen un alto riesgo individual pero bajo riesgo para la
comunidad y para los que existen medidas preventivas y/o terapéuticas. Entre
los microorganismos del grupo 3 están bacterias como Mycobacterium tuberculosis, Yersinia
pestis o Brucella y virus como el
VIH, fiebre amarilla o la rabia, entre otros.

En el nuevo capítulo de la serie “Los
microbios en el museo” de #microBIOscope visitamos el Laboratorio de Bioseguridad de nivel 3 (BSL
3) del Departamento de Microbiología y Parasitología de la Universidad de
Navarra:

La clasificación
completa de los microorganismos según su biopeligrosidad es la siguiente:

– Los microorganismos del grupo 1 son gentes no asociados con enfermedades en humanos y
animales. El riesgo de infección a nivel individual o colectivo es nulo. A este grupo pertenecer muchas bacterias
ambientales, como Rhizobium, Bacillus subtilis o ciertas cepas de Escherichia coli.

– Los del grupo de
riesgo 2 son microorganismos asociados con enfermedades humanas raramente
serias, para las cuales siempre hay disponibles medidas preventivas y/o
terapéuticas. El riesgo de diseminación de la infección es limitado, el riesgo
individual moderado y bajo para la comunidad. Algunos ejemplos de este tipo de
microorganismos son Campylobacter jejuni,
Helicobacter pylori, Neisseria gonorrhoeae, Salmonella typhimurium, Toxoplasma
gondii, Adenovirus, Papovavirus, entre otros.

– Los agentes del grupo 3 ya se han explicado más arriba.

– Los más peligrosos son los del grupo 4: agentes causantes de enfermedades humanas o animales serias
o letales, para las cuales normalmente no hay disponibles ni medidas
preventivas y/o terapéuticas. El contagio entre individuos infectados se da
fácilmente, y hay un alto riesgo de infección individual y colectivo. Muchos de
estos agentes causan brotes infecciosos en países tropicales en Asia, Latinoamérica y África, son enfermedades infecciosas emergentes y muy graves.
En este grupo se incluyen algunos de los virus más peligrosos como el de la viruela, los que producen fiebres
hemorrágicas como los Filovirus Ébola y Marburg, y otros de los grupos Arenavirus,
Bunyavirus y Paramyxovirus. 

Para más información:

– Un laboratorio de seguridad BSL3 para mejorar vacunas y diseñar nuevas técnicas de diagnóstico 

– Acceso a la base de datos con los grupos de riesgo (ABSA)

– Los más malos entre los malos: nivel 4 de bioseguridad
(incluye vídeo de una instalación BSL4)

Con la colaboración de:

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT) – Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (antes Ministerio de Economía, Industria y Competitividad)