1 BIOTERRORISMO Y AGENTES DE "BIO-AMENAZA"

2 ¿QUÉ ES BIOTERRORISMO? “La amenaza o uso de agentes biológicos por individuos o grupos de individuos motivados por objetivos políticos, religiosos, ecológicos o de otras ideologías” Center for Counter-proliferation Research, National Defense University, Washington, DC 1998

3 Agentes Biológicos de Terror Adaptado de los Centros para el Control de Enfermedades "Biological and Chemical Terrorism: Strategic Plan for Preparedness and Response" Centros para el Control de Enfermedades Bio-agentes son aquellos que tienen mayor probabilidad de poner en riesgo la seguridad nacional porque: **pueden ser fácilmente diseminados o transmitidos de persona a persona; **proveen altos niveles de mortalidad y potencial para serios impactos en salud; **puede causar pánico y disrupción social; **requiere acción especial para preparación de salud pública Los agentes que están considerados como primordiales agentes de terror biológico incluyen: **viruela (variola major) **ántrax (Bacillus anthracis) **plaga (Yersinia pestis) **botulismo (Toxina Clostridium boulinum) **filoviruses (Ébola o Fiebre hemorrágica Marburg) **arenaviruses (Fiebre Lassa, Fiebre hemorrágica Argentina)

4 BIOTERRORISMO Ha existido desde la era medieval: siglos 14 y 15 1340Atacantes lanzaron caballos y otros animales muertos al castillo de Thun L'Eveque en Hainault, lo que es hoy día el norte de Francia.utilizando la catapulta. Los defensores reportaron que "la peste y el aire eran tan abominables …que no podían aguantar mucho mas" y negociaron una tregua. 1346 Mientras los Tártaros ponían barricadas en Caffa, un puerto en la península Crímea del Mar Negro, sufrieron un brote de plaga. Antes de abandonar su ataque, enviaron los cuerpos infectados de sus camaradas sobre las paredes de la cuidad. Los residentes que huyeron, cargaron la enfermedad a Italia, fomentando la segunda epidemia más grande de "Muerte Negra" en Europa 1422 En Karlstein en Bohemia, fuerzas armadas lanzaron cadáveres en estado de descomposición de hombres que fueron matados en una batalla sobre las paredes del castillo con la esperanza de dispersar la enfermedad. La barrera fue abandonada luego de cinco meses, ya que la defensa actuó rápidamente.

5 Terrorismo Biológico Revolución Americana: Militares Británicos trataron de dispersar viruela al Ejército Continental La misión no fue fructífera: los civiles infectados fueron puestos en cuarentena Guerra Civil: Envenenamiento de pozos con caparazones de animales por el Ejército Confederado; venta de ropa y sábanas contaminadas con viruela y fiebre amarilla a las tropas de la Unión 1ra Guerra Mundial: Científicos y militares alemanes infectaron el ganado con ántrax o Burkholderia mallei para causar epidemias produjo resultados insignificantes 1940: Japón derramó moscas de ratas infectadas con plaga en China: 10,000 muertes 1978: Novelista Búlgaro exiliado fue asesinado con un paraguas que contenía en su punta una pelotilla con una proteína venenosa

6 Control Internacional de Armas de Destrucción Masiva (ADM)1925: Armas biológicas y químicas fueron prohibidas por el protocolo de Géneva de 1925 No se prohibió el "R&D" de armas biológicas y químicas 1969: El Presidente Nixon ordenó ponerle fin a la unidad de guerra biológica y ordenó que todos los materiales fuesen destruídos Cambio de guerra biológica ofensiva a guerra defensiva 1972: Tratado de Armas Biológicas y Químicas firmado por 100 países

7 ¿Porqué son los Agentes Biológicos Armas Atractivas?Generalmente Menos Costosas que otras ADM El “Poor Man’s Nuke” El efecto letal equivalente proveniente de armas nucleares costaría apróximadamente 800 veces más ($800 invertidos en Armas Nucleares por cada $1 utilizado para Armas Biológicas) Uso Dual - ¿El material biológico es vacuna o arma? Mismo equipo utilizado para producir ambas vacunas legales/ fármacos y armas biológicas Criminal puede negar que los materiales serían utilizados para producir armas biológicas Estar envuelto en actividades legales ayuda a minimizar el costo de armas biológicas Personal o profesionales entrenados usualmente disponibles

8 ¿Por qué son los Agentes Biológicos Armas Atractivas?Ataques silenciosos, innotables Bombas y balas son ruidosas y sus efectos son usualmente dramáticos y evidentes - no es el caso con armas biológicas AB pueden ser insípidas, inodoras, incoloras e inotables Permite ataque fácil a grandes poblaciones Existe un espacio de tiempo entre la inflicción del daño y cuando se torna notable

9 ¿Porqué son los Agentes Biológicos Armas Atractivas?Negación Plausible Estado o grupo terrorista puede fácilmente negar entrega Difícil de encontrar pruebas - los terroristas que utilizaron ántrax en el no han sido encontrados y probablemente nunca lo serán (muy poca evidencia) Secuenciar el ADN de agentes biológicos y encontrar un agente compatible que se encuentre en posesión de un sospechoso es posiblemente la única manera de localizar al atacante - las secuencias también son especulativas VS.

10 ¿Por qué son los Agentes Biológicos Armas Atractivas?Período de encubación largo La mayoría de las armas actúan al momento, este no es el caso con AB Varios agentes de AB tienen períodos de encubación de un promedio de 1-60 días Puede sorprender al oponente/víctima y ponerlos en pocisión de supervivencia en vez de defensa ==> mayor vulnerabilidad No hay manera de saber cuándo hay que aumentar la seguridad, usualmente imposible encontrar el origen de AB

11 Agentes de Bio-amenazaAgentes biológicos que pueden ser utilizados en armas incluyen varias bacterias, viruses, hongos y toxinas. Adaptado del CDC Select List of Agents, U.S. Department of Health and Human Services 42CFR Part 72, RIN 0905–E70.

12 Bacillus anthracis

13 Bacillus anthracis Ataques de Sept 11 en el "World Trade Center" y el Pentágono October 4, 2001: Robert Stevens diagnosticado en FL con ántrax pulmonar Seguido de otros casos: FL, NY, Washington, DC; esporas encontradas; infecciones; enfermedades y fatalidades Cinco muertos; millones de $$ en limpieza y descontaminación Se dieron cuenta de que EU no estaba preparado para ataques con armas biológicas Respuesta, contención, tratamiento o atribución Nuevas técnicas investigativas necesarias Center for Counterproliferation Research Report, 2002

14 Bacillus anthracis Causa ántrax Forma de barra Formador de esporaGram-positive Fácil de dispersar Bacteria de ántrax SEM: CAMR, Barry Dowsett / Science Photo Library

15 Análisis de tinción GramDiagnóstico útil para ántrax cutáneo y de inhalación Una muestra de sangre o de piel es obtenida del paciente y cultivada por horas Tinciones Gram toman de entre 10 a 15 minutos Identificar si la bacteria proviene de la categoría ántrax Bacillus anthracis en tinción Gram

16 Endoespora Oxígeno requerido para la esporulación 1 espora por célulaCélulas deshidratadas Altamente resistentes al calor, frío, químicos desinfectantes, períodos secos Protoplasto carga el material para la célula vegetativa futura Corteza provee resitencia al calor y a la radiación Pared de la espora provee protección contra químicos y enzimas

17 Logros en la Historia de AntraxHistoria temprana 1800s 1900s Años recientes Brotes en Tailandia y EU

18 Historia de Antrax (Historia temprana)Aunque ántrax fecha más de 3,000 años, no fue reconocido como una enferemedad hasta el siglo 18. 1500 a.c - Una “plaga de inflamaciones de pus” en Egipto afectó al ganado del Faraón. Estas inflamaciones de pus son características sintomáticas de ántrax. 1600s - El “Black Bane” que se pensaba era ántrax, mata sobre 60,000 ganado en Europa. 1700s - Existen algunos recuentos de casos humanos.

19 Historia (1800s) Temprano en 1800s – Los primeros casos humanos de ántrax cutáneo en los EU e Inglaterra fueron reportados en hombres que se contagiaron con la enfermedad luego de haber estado en contacto con ganado infectado. La enfermedad era llamada "Wool Sorter" o "Rag Picker" porque afectaba a trabajadores en esos comercios. Antrax fue observado bajo un microscopio. Bacteriólogo alemán Robert Koch confirma el origen bacteriano de ántrax

20 Historia (Temprano en 1900s)Agentes alemanes inyectan caballos, mulas y ganado con ántrax durante la primera Guerra Mundial. Este fue el primer uso reportado de ántrax como arma biológica. Japón comienza un programa de guerra biológica en Manchuria, incluyendo pruebas con ántrax. Inglaterra demuestra experimentos utilizando ántrax en Gruinard Island en las afueras de la costa de Escocia. Estados Unidos comienza a desarrollar armas con ántrax. Un brote de ántrax en Irán mata a más de un millón de ovejas.

21 Historia (Tarde en 1900s) 1950s y 60s - Programas de guerra biológica en E.U. continúa luego de la segunda guerra mundial en Fort Detrick, Maryland El Presidente Nixon termina el programa de guerra ofensiva con armas biológicas en Estados Unidos pero los trabajos de defensa continúan Vacuna de ántrax para humanos fue aprovada por el FDA en E.U. El brote mundial más grande de ántrax humano por medio de insectos o carnes contaminadas afectó Zimbabwe, África donde más de 10,000 casos fueron reportados y sobre 180 personas murieron. En la Unión Soviética, esporas de ántrax aerosolizadas fureon lanzadas accidentalmente a una facilidad militar, afectando a 94 personas y matando 64.

22 Historia (Años Recientes)Alrededor de 150,000 tropas estadounidenses fueron vacunadas contra el ántrax en preparación para la Guerra del Golfo. El culto, Aum Shinrikyo, lanzó esporas de ántrax en Tokyo, afortunadamente nadie fue afectado. El 27 de febrero de 2004, el líder de este grupo fue sentenciado a muerte en una corte de distrito en Tokyo. Iraq produce 8,500 litros de ántrax concentrado como parte del programa de armas biológicas bajo la administración de Saddam Hussein. Cartas conteniendo esporas de ántrax fueron enviadas a muchos lugares en E.U. tales como NBC, New York Times, y la Prensa en Miami. En Florida, un hombre murió luego de inhalar ántrax en su oficina.

23 B. anthracis Genéticamente homogéneoDifícil de diferenciar "strain" Esporas extremadamente estables por décadas Estabilidad reduce la velocidad de cambios evolutivos Brote de enferemedad puede surgir de víctima/portador difunto Distinción entre “natural” y bio-amenaza

24 Antrax De la palabra Griega anthrakos que significa carbónPrimordialmente una enfermedad de animales domesticados & salvajes Herbívoros tales como ovejas, vacas, caballos y cabras Reserva natural en la tierra No depende en reserva animal haciéndolo difícil de erradicar Puede ser cultivado regularmente de la tierra donde hay ántrax endémico Occure esporádicamente por los E.U. South Dakota, Arkansas, Texas, Louisiana, Mississippi, California son áreas endémicas reconocidas Zonas de ántrax Tierras ricas en materia orgánica (pH < 6.0) Cambios climáticos dramáticos

25 Infección y Distribución de ántraxPuede ser distribuído por medio de corrientes, insectos, animales salvajes, pájaros, desperdicios contaminados Animales infectados por esporas nacidas en la tierra encontradas en agua y alimentos o por mordidas de ciertos insectos Humanos pueden ser infectados cuando entran en contacto con huesos, excremento, carne, pelo, o piel animal Infecciones cutáneas y de inhalación son las más comunes Riesgo de infección natural: 1/100,000 Brotes ocurren en áreas endémicas en las cuales hay brotes en ganado.

26 Brotes en los EU En los inicios de 1900, apróximadamente 130 casos ocurrieron anualmente debido a las siguientes razones: 1) Trabajadores agriculturales y de finca expuestos a animales infectados 2) Procesadores expuestos a productos provenientes de animales infectados (pelo, cuero, hueso y lana) 3) Empleados de laboratorio en contacto con esporas de ántrax 4) Civiles expuestos a productos animales contaminados que fueron importados Estos cuatro son raros hoy en día.

27 Brotes Naturales en Dakota del NorteLa ocurrencia más alta de brotes de ántrax en los EU casos de ganado infectado fueron reportados. casos fueron reportados durante Julio-Septiembre. Total de 180 animales murieron y una persona fue infectada con ántrax cutáneo.

28 Patogénesis La dosis infecciosa de B. anthracis en humanos por cualquier ruta, no es conocida Confian en data preliminar Dosis mínima de infección ~ 1,000-8,000 esporas LD50 de 8,000-10,000 esporas para inhalación Virulencia depende de 2 factores Cápsula 3 toxinas

29 Cápsula Glicocalix Polímero gelatinoso, pegajoso externo a la pared celular Hecho de D-ácido glutámico No-tóxico por sí mismo Sólo B. anthracis encapsulado es virulento Rol más importante es durante el establecimiento de la enfermedad Proteje contra fagocitosis y ruptura durante estado vegetativo

30 Toxinas Antígeno Protector (AP) Factor Edema (FE) Factor Letal (FL)Proveen el 50% de proteínas en el organismo Individualmente no-tóxicas AP+FL  actividad letal FE+AP  edema FE+FL  inactivo AP+FL+FE  edema y necrosis; letal

31 Toxinas de Bacillus anthracisFactor Edema Ciclasa de adenilasa dependiente de calmodulina ↑ c-AMP conduce a edema inhibición de neutrofilos Factor Letal Metaloproteasa de zinc Estimula el liberamiento de TNF-α y IL-1β de macrófagos Antígeno Protector Dominio que enlaza toxinas TOXINAS = factor edema + factor letal + antígeno protector

32 Ántrax: Síndromes y TransmisiónCutáneo inoculación de la piel con esporas de animales afectados, piel, lana, etc. Gastrointestinal ingestión de carne contaminada Inhalacional inhalación de esporas en partículas de 1-5 micrones

33 Ántrax Cutáneo 95% de las infecciones de ántrax ocurren cuando la bacteria entra una cortadura o rasguño en la piel mientras se manejan productos animales contaminados o animales contaminados Tambien puede ser dispersado por insectos que se han alimentado de algún cuerpo infectado. Despues que la espora germina en tejidos de piel, la producción de la toxina resulta en una lesión que pica que se desarrolla en una vesícula y luego en una úlcera negra indolora.

34 Ántrax Cutáneo Período de encubación de 1-7 díasPapula pequeña pruritica a vesícula no dolorosa 1-2 cm, edema y eritema Vesícula se agranda, malestar, fiebre Vesícula se rompe a los 5-7 días, cráter de úlcera desarrolla cáscara negra Cáscara se cae, cicatriz Complicaciones: “edema maligno”, bacteremia

35 Ántrax: Ulcera Cutánea

36 Ántrax GastrointestinalÁntrax GI puede ocurrir luego de consumir carne contaminada o cruda Existen dos tipos de ántrax GI: 1) Oral-faringeo 2) Abdominal Ántrax abdominal es más común que la forma oral-faringea

37 Ántrax GI Forma Oral-faringea - resulta de la deposición y germinación de esporas en la parte superior del tracto gastrointestinal Infección local de las glandulas y canales linfáticos, edema, sepsis se desarrolla luego de una úlcera oral o esofageal Forma Abdominal - resulta de la deposición y germinación de esporas en la parte inferior del tracto gastrointestinal, lo que resulta en una lesión intestinal primaria Síntomas tales como dolor abdominal y vómitos pueden aparecer algunos días después de la ingestión

38 Infección GI Casos de ántrax GI no son comunesHan habido brotes reportados en los siguientes lugares del mundo Zimbabwe, África y el norte de Tailandia Ántrax GI no ha sido reportado en los EU. Período de encubación: 1-7 días Fatalidad de caso a los 2 días de infección: Sin tratamiento (25-60%) Con terapia antimicrobiana - indefinido (por la rareza del caso)

39 Ántrax: GastrointestinalIngestión de carnes contaminadas Encubación: horas hasta 7 días Fiebre, gastroenteritis aguda, vómitos, diarrea con sangre Cáscara intestinal similar a lesión cutánea de ántrax hemorrágica Progresión a toxemia generalizada Grado de mortalidad 50 a 100% CDC

40 Inhalación de ántrax La infección comienza con la inhalación de la espora de ántrax Las esporas deben ser menos de 5 micrones (millonésimo de un metro) para alcanzar el alveolo Los macrófagos destruyen algunas de las esporas Esporas sobrevivientes son transportadas a los nódulos linfáticos Por lo menos 2,500 esporas tienen que ser inhaladas para causar una infección Inhalation Anthrax, Introduction, DRP, Armed Forces Institute of Pathology

41 Inhalación de ántrax Enfermedad sigue immediatamente la germinaciónLas esporas se reproducen en los nódulos linfáticos Los pulmones están separados por una estructura llamada mediastino, la cual contiene el corazón, traquea, esófago y vasos sanguíneos Toxinas bacterianas son liberadas durante replicación resultando en ensanchamiento del mediastino y efusiones pleurales (acumulación de fluído en el espacio pleural) Inhalation Anthrax, Introduction, DRP, Armed Forces Institute of Pathology

42 Inhalación de ántrax Muerte ocurre generalmente 2-3 días después del inicio de los síntomas Infecciones naturales son extremadamente raras (en los EU, 20 casos fueron reportados en el último siglo) Inhalación de ántrax es el tipo más letal de la enfermedad. Período de Encubación: 1–7 días Posiblemente hasta 42 días (dependiendo de cuantas esporas fueron inhaladas) Fatalidad después de 2 días de infección : Sin tratamiento (97%) Con terapia antimicrobiana (75%)

43 Inhalación de Antrax Dosis contagiosa para 50% de las personas: 8,000-12,000 esporas (pero menos en algunos individuos) Período de encubación: 1-5 días (hasta 60) Síntomas iniciales: fiebre, malestar y fatiga tos no-productiva dolor de pecho (leve) ± mejoría en 2-3 días

44 Inhalación de Antrax Síndrome Completo:Molestia respiratoria severa, con apnea, pitido, diaforesis, cianosis y dolor de pecho naúsea, vómitos, dolor abdominal Rayos X del pecho con mediastino ensanchado y efusiones pleurales bacteremia, choque séptico shock, bacilos visualizado en sangre, meningitis en 50% Muerte en horas

45 Creación de armas & Bacillus anthracis¿Por qué es éste Agente considerado la amenaza biológica número uno/dos por el Departamento de Defensa? Una muestra de ántrax en la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Mexico City

46 Utilizando ántrax como arma: ¿Cómo se hace?Método Simplista: Crezca cultivo de bacterias (germinación => vegetación, in C) Permita que las bacterias esporulen, separe por filtración o centrifugación Cree las armas - ¿qué tipo de dispersión? Dispersión mojada Disperse solución líquida (gotas) sobre el enemigo Dispersión seca Secar con agente secante (ej. Sulfato de magensio) = polvo Aerosolizar y dispersar sobre población de interés/blanco Dispersar por correo o algún otro medio Pero, ¿es esto fácil? Respuesta: NO

47 Utilizando ántrax como arma: ¿Cómo se hace?Dispersión mojada Difícil de formular para uso efectivo Cuando la solución es dispersada, las gotas tienden a ser grandes (ej. Windex) Las gotas no permanecen en el aire por largo tiempo Se necesitaría un avión viajando a 600 mph o dispersadores especiales de alta presión cuyo valor es ~$100,000 y tendrían que ser montados en una camioneta No es práctico Solución: Utilice polvo seco

48 Utilizando Antrax como arma: ¿Cómo se hace?Dispersión Seca Más fácil, pero no necesariamente una caminata en el parque… Después de la formación de esporas, filtración y centrifugación, esporas & células restantes formarán una pasta (consistencia de mantequilla de maní) La pasta es secada ==> forma ladrillo Ladrillo tiene que ser pulverizado (1 m) ==> esporas tendrán carga superficial ==> masa Necesidad de neutralizar estática (similar a colocar una hoja de "Bounce" en la secadora)

49 Utilizando ántrax como arma: ¿Cómo se hace?Neutralizando la estática de las esporas Formulaciones exactas y recetas son material clasificado El concepto básico es cubrir las esporas con plasticina fina de aluminio o silica (los Iraquíes utilizan el químico Bentonite) Las esporas ya no formarán una masa, por el contrario, querrán estar separadas, se repelen ==> no se pegan a las superficies Sin cargas superficiales, las esporas pueden ser re-aerolizadas después de entrar en contacto con objetos Área tratada puede ser infecciosa por un largo período luego de la dispersión (aumenta el peligro y la letalidad de estas armas)

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51 Utilizando ántrax como arma: ¿Cómo se hace?¿Como Aerosolizar? Una vez ántrax está listo para utilizarse como arma (tamaño apropiado y sin cargas superficiales), puede ser dispersado por métodos básicos de aerosol

52 Beneficios específicos en la utilización de ántrax como arma biológicaNo-contagioso Elimina la preocupación de transmisión entre personas (en ovejas es diferente) Permite que ántrax sea utilizado para afectar poblaciones específicas sin mayores preocupaciones En contraste, viruela y plagas de neumonia son transmisibles Fácil de proteger al 'atacante' con preparación previa El enemigo puede vacunar a sus tropas antes de un ataque o proveer antibióticos para mitigar los efectos de la enfermedad. Ventajas físicas y fisiológicas para el atacante - no hay peligro o daño al entrar en zona contaminada

53 Beneficios específicos en la utilización de ántrax como arma biológicaLargo tiempo de vida útil Velocidad de decaimiento de las esporas de ántrax: < 0.10 % por minuto (bien lento para un organismo) Durante la Segunda Guerra Mundial, Bretaña detonó bombas experimentales de ántrax en la isla Gruinard Las esporas de ántrax permanecieron viables en los cm de tierra más superficiales por ~40 años hasta que fueron descontaminadas totalmente en 1986 Estable en diferentes tipos de sistemas de armas Soporta la turbulencia relacionada a detonaciones o dispersiones por aerosol Cargada en municiones, diseminadas como aerosol y hasta empacada en polvos (ej. Sobres por correo)

54 Beneficios específicos en la utilización de ántrax como arma biológicaDisponibilidad accesible Enfermedades animales - muestras de tierra de todo el mundo contienen ántrax Aprox repositorios microbiólogicos alrededor del mundo venden cultivos a laboratorios, compañías de vacunas y otras entidades (diagnóstico/tratamiento) Fácil de producir en su forma básica Conocimiento/tecnología disponible en el mercado abierto con mínimos controles de seguridad Bajo costo (apróximadamente $50 por kilogramo en forma básica) Un tubo de ensayo con material alimenticio en un fermentador puede producir un kg de ántrax en apróximadamente 96 horas Cualquier país con industrias farmacéuticas básicas puede producir el material

55 Beneficios específicos en la utilización de ántrax como arma biológicaEsporas ocurren naturalmente en 1-5 m Diametro correcto para alcanzar el fondo de los alveolos en el pulmón Si son muy grandes, las esporas se pegarán a la superficie del pulmón y serán posiblemente expulsadas Ántrax es peligroso en ambas formas, líquida y polvo Aumenta las opciones de entrega/distribución Sólo se necesita una pequeña cantidad para un efecto masivo 1,763 lbs del gas nervioso sarin, 0.2 lbs de la toxina de botulismo Tipo A o Sólo 0.02 lbs de esporas de ántrax producen el mismo efecto letal

56 Localizando la amenaza de Antrax: ¿Quién tiene Armas?BW Programs by Country & Sources of Information País ACDA DOD FIS DOD Open Sources ( ) ( ) (1993) ( ) (Pre-1993) Bulgaria         X China X X   X X Cuba   X     X Egipto X   X   X India     X     Irán X X X X X Iraq X X X X X Israel     X   X Laos         X Libya X X X X X Corea del Norte   X X X X Rusia/Unión Soviética X X X   X Sur África         X Siria X X   X X Taiwan X     X X Vietnam         X ACDA = Agencia para el Control de Armas y Desarmamiento DOD = Departamento de Defensa FIS = Servicio de Inteligencia Extranjero de la Federación Rusa

57 El Peligro Real: Posibles EfectosPeters, C.J., D.M. Hartley. Anthrax Inhalation and Lethal Human Infection. Lancet. 359 (9307):

58 Análisis de los ataques de Ántrax a los EU en el 2001Sobres conteniendo ántrax con matasello del 18 de septiembre, 2001 Sobres conteniendo ántrax con matasellos del 9 de octubre, 2001 *Se cree que hay otros tres o más sobres que nunca fueron encontrados

59 Resumen: Ataques de Ántrax 2001Período de 10/02/ /20/01 22 casos de infecciones de ántrax, 11 inhalaciones (todas confirmadas) y 11 cutáneas (4 sospechadas y 7 confirmadas) 7 estados : CT(1), FL(2), MD(3), NJ(5), NYC(8), PA(1) & VA(2) 5 de 11 infecciones por inhalación resultaron en muertes (~45% de mortalidad) Todas las personas recibieron tratamiento immediato una vez iniciados los síntomas Duración promedio entre exposición e inicio de síntomas: 4.5 dias (estimado)

60 Plaga: Resumen Apróximadamente 10-15 casos al año en E.U.Mayormente en los estados del suroeste Forma más común: Bubónica Vector natural - moscas de roedores

61 Plaga Yersinia pestis - "Barra" Gram-negativo Reserva de roedoresSíndromes: bubónico septicémico pneumónico Alto grado de bacteremia  choque séptico

62 Plaga: Formas ClínicasBubónica 80% se puede convertir en bacteremia 60% mortalidad si no se trata Septicemia primaria o secundaria 100% mortalidad si no se trata Pneumónica De dispersiones por aerosol o septicemia a los pulmones Transmisión de persona a persona por gotas respiratorias

63 Plaga Pneumónica Gota/aerosol Período de encubación: 2-3 díasMalestar agudo, fulminante, fiebre, escalofríos, dolor de cabeza, dolor muscular, tos, esputo con sangre y sepsis Bronconeumonia irregular Progresión rápida - apnea, cianosis, fallo respiratorio, "shock" y muerte

64 Botulismo Clostridium botulinum produce siete neurotoxinasToxinas cambian de forma con calor, proteínas con un peso molecular de 150,000, mayoría de compuestos tóxicos son conocidos Se enlazan a membrana pre-sináptica en la unión neuromuscular y previenen la liberación de acetilcolina Ingestión e inhalación de toxina pre-formada

65 Botulismo: Formas ClínicasProducido por alimentos toxina producida anaeróbicamente en alimentos procesados o enlatados incorrectamente, alimentos bajos en ácido, contaminados por esporas Herida toxina producida por organismos que contaminan la herida Botulismo por inhalación No ocurre naturalmente, preocupación de amenaza biológica

66 Botulismo Período de encubación: 24-36 horasSíntomas gastrointestinales tempranos con ingestión de fuente natural Pero no esperado con ingestión o inhalación de agentes de amenaza biológica Progresivo, parálisis descendiente, con signos y síntomas de daño a nervios craniales y oculares Fallo respiratorio Diagnóstico clínico suplementado con análisis de toxinas de heces y suero, en casos de infección por alimentos Anti-toxina y atención/apoyo

67 Ricin - CaracterísticasTóxico por varias rutas de exposición Puede ser dispersado como aerosol Efectivo oralmente, por inyección, o inhalación

68 Ricin - Signos & SíntomasDentro de 4-8 horas: diarreas severas, hemorragia del tracto GI y necrosis del hígado, bazo y riñones "shock" y muerte en 3 días Inyección causa necrosis marcada de músculos y nódulos linfáticos con fallos de múltiples organos provocando la muerte

69 Ricin - Diagnóstico & TratamientoDifícil de diagnosticar - Laboratorios de rutina no son específicos - ELISA de la sangre - Exámenes inmunohistoquímicos pueden confirmar • Tratamiento Suplementario - oxigenación e hidratación • No hay antitoxina o vacuna disponible

70 Viruela Virus de Variola Épocas relacionadas a generación de núcleoVariola mayor (30% fatalidades d casos) Variola menor (<1% fatalidad de casos) Épocas relacionadas a generación de núcleo Contagio por objetos inanimados Período de encubación: días (rango 7-17 días) Infeccioso desde el momento de erupción Protección obtenida por vacuna disminuye después de 20 años

71 Presentación Clínica de ViruelaA los días después de la infección Fiebre alta, malestar, dolor de cabeza, debilidad, dolor de espalda; ocasionalmente con dolor abdominal y delirios Erupción maculopapular en la cara y antebrazos (y palmas) Se dispersa a piernas y tronco, ulceración rápida En 1-2 días, la erupción se torna vesicular, luego pustular, profundamente encajado en la dermis Cáscaras en el 8vo-9no día de erupción, éstas se caen y dejan cicatrizes después de 3-4 semanas de enfermedad

72 Erupción de viruela Día 2 Erupción de viruela Día 3

73 Erupción de viruela Días 8 y 9 Erupción de viruela Días

74 Vacunación contra viruelaHecha del virus viviente vaccinia Inoculación intradermal con aguja bifurcada Lesión pustular o endurecimiento alrededor de la lesión central 6-8 días post-vacunación Fiebre baja, linfadenopatía axilar Cicatriz (permanente) demuestra vacunación exitosa Inmunidad NO de por vida Producción de nueva vacuna está en proceso WHO

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76 Control de Infección de ViruelaPrecauciones respiratorias y de contacto Precauciones estándar con guantes, máscaras y vestimenta Cuartos con presión negativa y sistemas de filtros HEPA con extracción Peligro de amenaza biológica en objetos inanimados y basura/desperdicios (ropa sucia) Procedimientso especiales para descontaminar cuartos Massachusetts Department of Public Health Bureau of Communicable Disease Control

77 Francisella tularensisTularemia también se conoce como “fiebre de conejo” Enfermedades de roedores, conejos y liebres Encontrado en áreas rurales en EU Ruta de Infección: mordidas de garrapatas, manejo de animal infectado, ingestión de agua/comida Síntomas: Varían desde úlceras en la piel hasta pneumonia, fiebres, escalofríos, etc. Altamente infeccioso: organismos pueden causar enfermedad Como arma biológica: Alta probabilidad de infección por aire: enfermedad respiratoria severa

78 Brucellosis Causada por el género bacteriano BrucellaEncontrado primordialmente en ovejas, ganado, venados, cerdos, perros, etc Identificación humana por contacto con animales o productos animales infectados Síntomas similares a "la monga" en humanos; infecciones severas pueden afectar el sistema nervioso central o la cubierta del corazón Amenaza a la industria de la agricultura

79 Proyecto Escudo Biológico I & II2003: Presidente Bush anunció la creación Ley de Projecto Escudo Biológico (2004) sirve como un mecanismo de procuramiento para financiar las reservas de contramedidas para amenazas biológias, químicas y armas nucleares Legislación II del Escudo Biológico (2005) para estimular el desarrollo de contramedidas de biodefensa y productos que puedan combatir enfermedades emergentes Biosecurity and Bioterrorism: Biodefense Strategy, Practice & Science, Vol 3, 2005

80 Bioterrorism and Biocrimes, Carus, 2001

81 Estatus actual y Necesidades FuturasMicrobios en Forense Estatus actual y Necesidades Futuras

82 Microbios en Forense (Agentes de Bio-amenaza)Organismo individual/ID Bacillus, Yersinia, Brucella, smallpox, etc. Utilización de métodos moleculares PCR, repeticiones en serie, secuencias Localizar el origen de la bio-amenaza/patógeno Marcadores moleculares bien definidos VNTRs, MLST, microarrays Asociar origen con criminal y sentenciar

83 Academia Americana de Microbiólogos, reporte 2003Participantes: agencias de ley, academia, industria (farmacéutica), DOE (laboratorios nacionales), DOD, TIGR, CDC, escuelas de medicina, hospitales Propósito: Considerar temas relacionados con la detección, respuesta, identificación, atribución de origen y sentencia Temas Forense: Colección apropiada de evidencia, cadena de custodia, validación de protocolos para identificar organismo, interpretación

84 Reporte de AAM Expande la lista de agentes de bio-amenaza existentes y potenciales (establecer protocolos proactivamente) Amenazas agriculturales, al agua y al ambiente Dar prioridad a la lista basado en: Accesibilildad Potencial de desarrollar vacunas Terapias para tratamiento disponibles o en desarrollo Revisar la lista para mantenerse a tono con la ciencia Poder distinguir entre brotes naturales v. ataques bioterroristas

85 Reporte de AAM Manejo de Evidencia Oficiales de respuesta inicial:Entrenamiento de oficiales de respuesta inicial: Programas de disciplinas mixtas para agencias de ley y salud pública Oficiales de respuesta inicial: Reconocer, prevenir infección, prevenir dispersión, preservar la escena del crimen Salud Pública: Identificación preliminar, preservación de muestras, cadena de custodia

86 Reporte de AAM Identificación de agente de Bio-amenaza Métodos de ID:Métodos precisos; estuches estandarizados; bases de datos; múltiples métodos de identificación disponibles Métodos de ID: "Microarray": “Pathogen chip”; limitaciones SNPs: Pueden ID pero el # de SNPs depende del agente Secuenciar el genoma entero: tiempo y dinero pueden limitar Atributos físicos de agentes “con capacidad de arma” pueden ser únicos ( perfiles de distribución isotópica 13C & 15N varían y asocian con origen) ID de la localización del origen: Marcadores únicos Restos de cultivo de crecimiento, contaminación por polen, componentes asociados con agentes utilizados como armas

87 Reporte de AAM Estudia rapidez de cambios evolutivosID está baseda en patógenos conocidos: ¿qué pasa si los marcadores son cambiados genéticamente? Bioingeniería puede cambiar un "strain" común a una amenaza (Trojan horse) Insertar gen de toxina en un organismo comensal Ejemplo: Toxina de cólera en un E.coli no-patogénico; infectar fuentes de agua; no se puede ID Vibrio en agua; confunde la ID, respuesta, tratamiento y contención

88 Microbios en Forense Crítico para atribución y convicción: necesita métodos de análisis válidos y rápidos Bases de dato: perfiles de agentes de bio-amenaza que identifican origen/laboratorio La mayoría de los agentes de amenaza biológica son sustancias "controladas" Mantenidas en cultivo, a través del tiempo, desarrollan marcadores genéticos a causa de mutaciones, etc. Es necesario poder diferenciar entre "strains" vs especies QA/QC & Protocolos, exámenes de destreza deben ser establecidos en laboratorios criminales

89 Contramedidas Desde 2001 EU ha aumentado las medidas de precaución para reservar antibióticos y vacunas de agentes de amenaza biológica Reserva Estratégica Nacional tiene antibióticos para ántrax (B.anthracis), plaga (Yersinia pestis), y tularemia (Francisella tularensis)

90 Contramedidas Hasta el momento, sólo existen dos contramedidas contra ántrax Antibióticos Vacunas Efectos complementarios pero ambos tienen limitaciones Antibióticos: tratamiento necesita comenzar antes o imediatamente después de la exposición Largos períodos de encubación en algunas personas; no se sabe si están infectados 2001 se produjo un "strain" con modificationes para ser resistente a antibióticos Vacunas: previenen la enfermedad activando el sistema inmune No disponible en cantidades suficientes Largo tiempo entre concepto y uso

91 Casos de Ataques Biológicos

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93 ¿Preguntas?