Biowapens
Biologie - Wetenschap
De dodelijke kant van levenswetenschapNWT nr. 6/2000
Met een hoeveelheid botuline-toxine in het puntje van deze ‘i’ kun je tien mensen doden. In een handomdraai kun je ziektekiemen kweken en er een dodelijk wapen van maken. Biotechnologische ontwikkelingen hebben de dreiging van biowapens nieuw leven ingeblazen. In het Rotterdamse Feyenoordstadion golft een zee van oranje. De voetbalwedstrijd is uitverkocht. Boven het stadion wiegt een luchtballon, onopvallend, zonder reclame, zonder oranje zelfs. Niemand die er acht op slaat. Dan komt er een telefoontje binnen. Terroristen dreigen vanuit hun luchtballon miltvuur boven het volle stadion te verspreiden, tenzij hun eisen worden ingewilligd. Vluchten heeft geen zin meer.
Dit scenario staat in geen enkel draaiboek. Wat in ’s hemelsnaam te doen? Razendsnel belt de organisatie een paar microbiologen. Miltvuur, een echte killerbacterie, zo blijkt. Honderd kilogram van deze bacterie is voldoende om binnen een week een tot drie miljoen mensen te doden. Niemand die nog droomt over een winnend hakballetje van een voetbalvedette.
Bewustzijn te laag
Nuchter als we zijn in de Lage Landen, halen we waarschijnlijk onze schouders op bij het lezen van dit scenario. Hoe anders ligt het in de Verenigde Staten. President Clinton las het boek The Cobra Event, een roman over een bioterroristische aanval op New York, en schrok zich een ongeluk. Zijn bezorgdheid leverde het Department of Health and Human Services 158 miljoen dollar op voor onderzoek naar vaccins en behandelingen als bescherming tegen een bioterroristische aanslag.
In het American Journal of Infection Control schrijft Michael Osterholm, van het Infection Control Advisory Network: “De vraag is niet óf een bioterroristische aanval in de VS plaatsvindt, maar wanneer, waar en op welke schaal.” Het gemak waarmee een biowapen is te maken, staat volgens sommigen niet in verhouding tot de mate waarin landen in staat zijn de gevolgen te minimaliseren. Experts zien verstuiving door terroristen in metrotunnels, winkelcentra, administratieve en commerciële gebouwen als het grootste gevaar.
“Amerika reageert nogal overspannen op de dreiging van biowapens, maar in Nederland is het bewustzijn weer erg laag”, zegt dr Philip van Dalen van TNO Preventie & Gezondheid in Leiden. Een groep van twee academici en drie analisten houdt zich bij TNO (de Nederlandse organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek) bezig met zowel de bescherming tegen als de identificatie en opsporing van biologische wapens. “Nog steeds zijn er microbiologen die bij het woord ‘biowapens’ roepen: wat heb ik daar mee te maken?”
Inmiddels bestaat er een lijst met tientallen ingrediënten voor biologische wapens. Miltvuur staat met stip bovenaan die lijst, gevolgd door pokken en pest. Zo makkelijk is het echter niet om biologische wapens effectief in te zetten. Wel hebben de jongste ontwikkelingen in de biotechnologie de dreiging van biowapens weer nieuw leven ingeblazen.
Infectie
De term ‘biologische wapens’ is een verzamelnaam voor microbiologische en toxine wapens. Microbiologische wapens verspreiden virussen, bacteriën of schimmels die zich kunnen vermenigvuldigen in mens, dier of plant. Toxinen zijn giftige stoffen geproduceerd door levende organismen. In tegenstelling tot de micro-organismen zijn ze niet levend en kunnen ze zich dus niet vermenigvuldigen. De dosis toxine nodig om een mens uit te schakelen ligt in de orde van microgrammen (eenduizendste milligram). Zo is de hoeveelheid van het toxine botuline in het puntje van deze ‘i’ genoeg om tien mensen mee te doden. Voor bacteriologische middelen is die hoeveelheid nog kleiner: in de orde van picogrammen (eenmiljoenste microgram). In principe is een enkel organisme uit de lijst van biowapens al genoeg voor een infectie, maar in de praktijk zijn er wel meer organismen nodig.
De ideale miltvuursporen voor biowapens hebben een diameter van ongeveer een micrometer. Dan blijven ze het beste in de longen achter. Achtduizend sporen per persoon veroorzaken al een dodelijke infectie. Een enkele aërosolbom, gevuld met een bacteriologisch strijdmiddel, kan onder goede weersomstandigheden net zoveel slachtoffers maken als een twintig kiloton kernbom: 80.000. Het verschil met een kernbom is dat een biologisch wapen gebouwen en infrastructuur niet beschadigt, en dat mensen pas na enkele dagen doodgaan.
Sluipmoordenaar
Besmetting door biowapens kan bijvoorbeeld plaatsvinden via lucht, water, insecten, bodemwormpjes en plantaardig of dierlijk voedsel. Voor een besmetting via water hoeven we alleen maar te denken aan de 28 doden door de legionellabacterie tijdens de West-Friese Flora in het Nederlandse Bovenkarspel in 1999. Er zat geen kwade genius achter, maar het toont wel het potentiële gevaar en de eenvoud van een biologische besmetting.
Het verraderlijke van een onaangekondigde biologische aanval is dat de gevolgen in eerste instantie lijken op die van een natuurlijke epidemie. “Stel dat iemand op Schiphol slechts een paar mensen met het ebolavirus besmet,” zegt Philip van Dalen, “dan heb je een paar dagen later ebola in alle delen van de wereld.” Pas langzaam wordt duidelijk dat de epidemie onnatuurlijk hoge vormen aanneemt en komt de gedachte aan een biologische aanval op. Het biowapen als sluipmoordenaar. “We moeten het gevaar niet overdrijven, maar wel serieus nadenken over detectie en bescherming.”
Het gevoel van dreiging van een bioterroristische aanslag of de inzet van biowapens in een militair conflict, is in het voorbije decennium van diverse kanten aangewakkerd. Irak bleek in 1991 over een uitgebreid arsenaal van biologische en chemische wapens te beschikken. Het waren weliswaar geen high-techwapens die voor een zeer efficiënte verspreiding zouden zorgen, maar toch zat de schrik er vooral bij de Amerikanen goed in.
Een andere bron van zorg kwam van Ken Alibek, een voormalig Sovjetkolonel en hoofdrolspeler in het biowapenprogramma van de Sovjets. Hij emigreerde in 1992 naar de Verenigde Staten en heeft daar de ontwikkeling van biowapens in de Sovjet-Unie in de jaren tachtig en negentig uitvoerig uit de doeken gedaan. In hetzelfde jaar kondigde Boris Jeltsin aan het Russische biowapensprogramma (Biopreparat Program) af te bouwen. De Russische infrastructuur voor de productie van biologische wapens is inmiddels verzwakt, maar wel intact gebleven. Wat gebeurt er met al die producten en hoe veilig springt men ermee om? En wat is er met de bijna 30.000 wetenschappers gebeurd die aan het project meewerkten? Volgens Alibek zijn er aanwijzingen dat Sovjetwetenschappers, soms maanden niet uitbetaald in eigen land, gingen werken in de biowapentechnologie in landen als Irak, Iran en Afghanistan. Van Dalen: “Ik ken die verhalen, en het zou me niet verbazen als ze kloppen. Het is in ieder geval een onderwerp dat allerlei inlichtingendiensten zorgen baart.”
Destabilisatie
In 1995 sloeg de schrik regeringen en veiligheidsdiensten echt om het hart. De Japanse sekte van de Opperste Waarheid verspreidde het zenuwgas sarin in de metro van Tokyo. De terroristische aanval eiste een tol van twaalf doden en meer dan vijfduizend gewonden. “In Tokyo brak er niet alleen in de metro, maar ook in de ziekenhuizen enorme paniek uit, terwijl het aantal doden toch relatief beperkt bleef. In destabilisatie schuilt een belangrijk gevaar van dit type wapens”, zegt Philip van Dalen. Dezelfde groepering heeft ook geprobeerd om miltvuur en botuline-toxine in aërosolvorm te laten uitwaaieren, maar het uitdokteren van een efficiënte manier van verspreiding bleek de bottleneck. Voor het eerst drong het besef door dat terroristen wel eens met een biowapen kunnen toeslaan.
De bloeiende biotechnologie heeft de dreiging van bioterrorisme of bacteriologische oorlogswapens nog eens extra aangewakkerd. “Meer en meer mensen werken met micro-organismen. Het aantal biolaboratoria groeit. Het potentiële gevaar neemt daarmee ook toe, al wil ik het wel nuanceren”, vervolgt Van Dalen. “Het ministerie van Defensie toont een stijgende interesse voor ons onderzoek. Bij de ministeries van Volksgezondheid en Binnenlandse Zaken begint het besef langzaam door te dringen. Het zou niet alleen een zorg van Defensie moeten zijn.” De productie van een potentieel biologisch wapen is eenvoudig. Hetzelfde lab dat vreedzame vaccins maakt, kan eveneens goedkoop grote voorraden levende wapens produceren. Genetische technieken kunnen biowapens perfectioneren. Je kunt bijvoorbeeld micro-organismen resistent maken tegen antibiotica of pesticiden, nog krachtiger micro-organismen creëren of zorgen dat ze langer in de lucht kunnen overleven.
Gevaar overdreven
De dreiging van biowapens lijkt toe te nemen. Toch zijn er ook in de VS relativerende tegengeluiden. Jonathan Tucker van Stanford University, schrijvend aan een boek over het pokkenvirus: “Ik denk dat het gevaar is overdreven, misschien om politieke redenen. De populaire pers overdrijft het gemak waarmee terroristen organismen kunnen produceren en een succesvol wapen kunnen maken. Ze moeten eerst heel wat horden overwinnen.”
Een van die horden is om in de hele productielijn van biowapens de medewerkers afdoende te beschermen. Tijdens het groeien van de strijdmiddelen is het moeilijk om de kwaliteit te controleren en ervoor te zorgen dat niets vroegtijdig ontsnapt. Speciale condities moeten zorgen dat de micro-organismen kunnen overleven tijdens de opslag. Een ander heet hangijzer is de effectiviteit om het wapen op de juiste plaats te brengen. Veel biologische materialen leggen het loodje bij een overdosis aan uv-licht of door uitdroging. Zijn de organismen eenmaal in de lucht, dan ligt het precieze lot in handen van de wind. Beheersing en effectiviteit van biowapens zijn dus een probleem, zeker vanuit militair oogpunt. Maar gezien de recente ontwikkelingen in de biotechnologie zou het nut van biowapens zeker voor terroristen wel weer eens kunnen toenemen. De manipulatie en bulkproductie van micro-organismen wordt steeds eenvoudiger.
Hoe zit het wereldwijd met de controle op biowapens? Van Dalen: “Internationaal werkt de zogeheten BWC (Biological Weapons Convention) Ad Hoc-groep aan een verificatieprotocol.” Van Dalen is als inhoudelijk expert uitgenodigd door het ministerie van Buitenlandse Zaken en maakt binnen de Ad Hoc-groep deel uit van de Nederlandse delegatie. “Het doel is om in kaart te brengen waar in principe de kennis, kunde en mogelijkheden aanwezig zijn om biologische wapens te maken. We institutionaliseren de controle op het werken met micro-organismen. Iedere microbioloog, ook aan de universiteit, moet zich ervan bewust zijn dat de BWC bestaat, en dat zijn activiteiten onder het protocol kunnen vallen.
“Momenteel is het voor de BWC niet verplicht om aan te geven wat je aan het doen bent met micro-organismen. Microbiologen moeten straks echter declareren wat ze met hun spullen uitvoeren en specifieke vragen beantwoorden over de apparaten waarmee ze werken: hoe groot de verstuivingskamer is, wat de capaciteit is van de vaten waarin organismen groeien en gisten, of ze in staat zijn planten bloot te stellen, of ze kunnen vriesdrogen, zodat laboranten miltvuurbacteriën bijvoorbeeld in poedervorm kunnen maken. Het conceptprotocol moet in 2001 gereed zijn. Daarna moet het wettelijk bindend worden, maar dat kan nog wel vijf jaar duren. De uitvoering ligt bij de diverse landen maar wordt gestuurd door een nog op te richten internationale organisatie.
“Daarnaast gaat de Ad Hoc-groep na of en hoe ze productiefaciliteiten geregeld kunnen bezoeken voor een controle op de naleving van het protocol. We moeten zo goed mogelijk toezicht houden op wat er wereldwijd met micro-organismen gebeurt. We realiseren ons echter wel dat we nooit de onderste steen boven krijgen.”
Laserdetectie op afstand
Geen land zal volledig vertrouwen op een waterdichte controle. Onderzoek naar een verdediging tegen biowapens is daarom onontbeerlijk. Dat is makkelijker gezegd dan gedaan, want de verdediging tegen een biologische aanval hangt af van het gebruikte organisme. Er zijn zoveel potentiële biologische wapens, dat je mensen niet overal tegen kunt beschermen of inenten.
Geavanceerde detectiesytemen bevinden zich nog in een beginstadium. Het gaat dan om systemen die aërosolen analyseren en binnen vijf minuten moeten uitzoeken of er gevaarlijke organismen in zitten. De Amerikanen hebben een prototype van een kleine draagbare massaspectrometer die miltvuur en botuline-toxine detecteert. Momenteel werken onderzoekers aan de laserdetectie van deeltjes tussen een en tien micrometer grootte op een afstand van dertig kilometer. TNO werkt aan handzame detectiekits, beschermende kleding en maskers.
Niet alleen de aanval, maar ook de verdediging zoekt zijn heil in de biotechnologie. Het Amerikaanse Defense Advanced Research Projects Agency onderzoekt twee geheel nieuwe manieren van verdediging tegen biowapens. Onderzoekers testen of ze een cocktail kunnen maken die bacteriën, virussen en toxinen uitschakelt. Ook proberen ze om cellen dusdanig genetisch te manipuleren dat die binnen het menselijk lichaam zelf een verdedigend vaccin gaan aanmaken. Genoomtycoon Craig Venter, opperhoofd van het bedrijf dat in razend tempo het menselijke genoom in kaart brengt, zat in een commissie die president Clinton adviseerde om maatregelen te nemen tegen de groeiende dreiging van bioterrorisme. Volgens Venter moeten regeringen het DNA van organismen met een potentieel gevaar voor biologische wapens sequensen. Immers, kun je snel het genoom van een organisme analyseren en vergelijken met een staalkaart van genomen, dan is duidelijk om welk biowapen het gaat en hoe het eventueel is gemanipuleerd. Vervolgens kun je de juiste maatregelen nemen. Venters bedrijf zou er ook niet armer van worden.
Pest katapulteren
De biologische aanval en dito verdediging hebben zich anno 2000 in een high-tech-jas gehuld. Toch zijn biologische wapens eigenlijk al zo oud als de weg naar Rome. De Romeinen gooiden dode dieren in het water van de vijand. De Middeleeuwers katapulteerden met de pest besmette beesten over de muren van een belegerde stad heen.
In theorie zijn de gevaren van biologische wapens zeer groot. De praktijk is echter weerbarstiger. Met uitzondering van Japan zijn deze wapens nog nooit serieus in oorlogen gebruikt. Grootmachten hebben tientallen jaren aan de ontwikkeling ervan gewerkt, maar het experimentele stadium zijn de probeersels echter nooit te boven gekomen. Terroristen zoeken hun heil ook nog steeds in andere wapens. Zelfs de Japanse sekte die zenuwgas inzette kon van een potentiële killer als miltvuur geen deugdelijk wapen maken.
Niemand kan ons verzekeren dat niet een of andere onverlaat toeslaat met een bacteriologische cocktail, maar er zijn heel wat haken en ogen aan de ontwikkeling van een efficiënt wapen. Daarnaast is er nog de psychologie van de terrorist of de generaal die vaak meteen effect willen zien. Zoals Ed Regis in zijn boek The biology of doom schrijft: “biologische wapens missen de belangrijkste ingrediënt van een effectief wapen: je ziet niet meteen het verpletterende en overdonderende effect ervan.”
Literatuur
Malcolm Dando. Biological Warfare in the 21st Century. Londen en New York: Brasseys (UK), 1994, ISBN 1857530640
Ed Regis. The biology of doom. Henry Holt & Co. 1999, ISBN 0805057641
Jeanne Guillemin. Anthrax – The investigation of a deadly outbreak. Berkeley/Los Angeles: University of California Press, 1999, ISBN 0520222040
Ken Alibek. Biohazard. Hutchinson. ISBN 0091800854 Autobiografisch boek van deze Sovjetonderzoeker die naar Amerika emigreerde.
