Complexo Laboratorial para Pesquisas Avançadas em Patógenos

O Orion é um complexo laboratorial para pesquisas avançadas em patógenos que estará à disposição da comunidade científica nacional e internacional que atua na investigação de agentes patogênicos (vírus, bactérias, fungos) e seus efeitos para a saúde humana.

O projeto Orion prevê instalações inéditas de máxima contenção biológica (NB4) na América Latina, e as primeiras do mundo conectadas a um acelerador de partículas, o Sirius. Também contará com espaços NB2 e NB3, laboratórios de pesquisa básica, técnicas analíticas e competências avançadas para imagens biológicas, como microscopias. As atividades a serem conduzidas no Orion promoverão o avanço do conhecimento sobre patógenos e doenças correlatas e poderão subsidiar ações de vigilância e políticas públicas de saúde.

Toda essa infraestrutura deve beneficiar, por exemplo, o desenvolvimento de métodos de diagnóstico, vacinas, tratamentos e estratégias epidemiológicas, fortalecendo, assim, o sistema brasileiro de saúde e estimulando a soberania nacional no enfrentamento de crises sanitárias. O Orion é de responsabilidade do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), uma organização social supervisionada pelo Ministério da Ciência e Tecnologia (MCTI).

Infraestrutura aberta

O Orion pode beneficiar diversas áreas, como saúde, ciência e tecnologia, defesa e meio ambiente, e estará à serviço da comunidade científica e órgãos públicos para responder aos desafios de saúde da sociedade brasileira como um todo.

Com aproximadamente 30 mil m², o espaço contará com áreas coorporativas, biotério, laboratórios de microscopia eletrônica, criomicroscopia, técnicas avançadas de bioimageamento e um centro de treinamento NB3/NB4 que visa a formação no Brasil de um corpo de profissionais especializados em trabalhar em ambientes de biossegurança níveis 3 e 4.

Programa de Treinamento e Capacitação

O CNPEM conduz um programa de treinamento e capacitação em infraestruturas de alta e máxima contenção biológica (NB3 e NB4, respectivamente). Inédito no País, a iniciativa visa a formação de recursos humanos em competências ainda pouco desenvolvidas no Brasil e nos demais países da América Latina. O programa inclui atividades teóricas e sessões práticas, realizadas em um laboratório de treinamento – espaço mock-up, uma cópia fiel das instalações reais de um laboratório de máxima contenção biológica – com simulações dos protocolos de segurança rotineiros, porém livre de qualquer risco de infecção e sem a manipulação de patógenos.

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Gestão & financiamento

A execução do projeto Orion é de responsabilidade do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), uma organização social vinculada ao Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI). O Projeto integra o Novo Programa de Aceleração do Crescimento (PAC) do Governo Federal, é financiado com recursos do Fundo Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (FNDCT) do MCTI e apoiado pelo Ministério da Saúde (MS). A iniciativa faz parte da Nova Indústria Brasil (NIB), política industrial do Governo Federal, atuando como um instrumento de soberania, competência e segurança nacional nos campos científico e tecnológico para pesquisa, defesa, saúde humana, animal e ambiental. A concepção do Orion deve ainda fortalecer o Complexo Econômico-Industrial da Saúde (CEIS), iniciativa coordenada pelo MS, voltada ao atendimento de demandas prioritárias do Sistema Único de Saúde (SUS).

A origem do nome

O projeto recebeu seu nome em homenagem à constelação e às três estrelas do cinturão (também chamadas de “As Três Marias”) que apontam para a estrela Sirius, em alusão ao acelerador de elétrons brasileiro. Tal qual o cinturão, o Orion também contará com três fontes de luz, que são as linhas de conexão ao Sirius: Sibipiruna, Timbó e Hibisco.

Os alvos das pesquisas

O Orion disponibilizará condições para que patógenos, células, tecidos e organismos sejam pesquisados de forma segura, o que tornará possível a compreensão dos fenômenos biológicos relacionados ao desenvolvimento de doenças, e poderá guiar o desenvolvimento de futuros métodos de diagnóstico, vacinas e tratamentos.

Todo o aparato estrutural e técnico-científico do Orion proporcionará condições únicas para investigação de patógenos das classes 3 e 4, capazes de causar doenças graves e potencialmente transmissíveis. Vários patógenos são enquadrados na mais alta classe de risco à saúde individual e coletiva, a classe 4 de risco biológico.

Dentre eles, provavelmente, o vírus Ebola é o mais conhecido. No Brasil, por exemplo, há o vírus Sabiá (SABV), patógeno de classe 4 de risco biológico, causador de uma febre hemorrágica grave. Identificado em território brasileiro, as amostras desse vírus estão armazenadas no exterior e não podem ser estudadas no País, devido à ausência de infraestrutura de máxima contenção biológica. Além do vírus Sabiá, há outros arenavírus circulantes de classe 4 na América Latina, como por exemplo o Junín – causador da febre hemorrágica argentina, Guanarito – causador da febre hemorrágica venezuelana e Machupo – causador da febre hemorrágica boliviana.

No contexto global há, entre outros, os henipavírus Hendra e Nipah, recentemente identificados na Austrália e Malásia, respectivamente. Para lidar com esses agentes infecciosos capazes de causar doenças graves e com alto grau de transmissibilidade é imprescindível contar com instalações de nível máximo de biossegurança (NB4) como as que estão planejadas para o Orion.

O Orion será, sobretudo, um instrumento de soberania nacional para possibilitar que o Brasil tenha condições de prevenir e enfrentar futuras crises sanitárias. Uma infraestrutura como essa é imprescindível para a compreensão da biologia de patógenos de alto risco biológico, desenvolvimento de estratégias de controle e tratamento e ações de vigilância, por exemplo.

Versatilidade para P&D

Os requisitos técnico-científicos do projeto Orion foram concebidos para atender necessidades diversas, que vão desde problemas estratégicos de saúde pública a pesquisas fundamentais nas áreas de microbiologia e infectologia. A seguir, são apresentadas algumas das atividades que poderão ser realizadas no Orion, ilustrando sua versatilidade e importância estratégica para o avanço científico, soberania nacional e ações de saúde pública.

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Biossegurança

Os agentes biológicos são classificados por autoridades em saúde em diferentes classes de risco. Cada classe de risco sugere um nível de biossegurança (NB) dos laboratórios dedicados a lidar com os agentes biológicos, podendo variar de acordo com a avaliação de risco. As abreviações para cada nível de biossegurança são descritas como NB1, NB2, NB3 e NB4, e cada um deles atende a rigorosos regulamentos de segurança, consolidados internacionalmente. Laboratórios NB4 reúnem diferentes e redundantes medidas de segurança, que visam conter os agentes de classe 4, preservando, assim, os trabalhadores destas instalações, assim como a saúde comunitária e ambiental. Confira algumas delas.

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Por que ter um laboratório NB4 e uma infraestrutura como essa?

Recentemente, a pandemia evidenciou a importância do domínio tecnológico, infraestrutura adequada e de recursos humanos qualificados para responder aos desafios de saúde pública. Nesse contexto, a implantação do laboratório de biossegurança nível 4 é estratégica para o país, atendendo a uma antiga demanda dos profissionais e instituições de ciência e saúde no Brasil.

Casos de doenças causadas por patógenos de classe 4 de risco biológico são realidade em diferentes lugares do planeta, inclusive no Brasil. Apesar disso, poucos possuem condições para monitorar, isolar e pesquisar esses agentes biológicos, tampouco para desenvolver métodos de diagnóstico, vacina e tratamento. Sem uma infraestrutura adequada para pesquisas avançadas com patógenos, o Brasil se torna dependente de outros países que possuem laboratórios de biossegurança nível 4, impactando a soberania nacional no enfrentamento de crises sanitárias que estejam relacionadas aos agentes patógenos de classe 4.

O vírus Sabiá (SABV) é um exemplo de patógeno que, identificado no Brasil e com notificações recentes, não pode ser estudado sem um NB4. Além do SABV, temos outros arenavírus circulantes na América Latina que devem ser manipulados nesse tipo de infraestrutura, como os já mencionados Junín, Guanarito e Machupo.

Quem financia o projeto?

O Projeto integra o Novo Programa de Aceleração do Crescimento (PAC) do Governo Federal, é financiado com recursos do Fundo Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (FNDCT) do MCTI e apoiado pelo Ministério da Saúde (MS). A iniciativa faz parte da Nova Indústria Brasil (NIB), política industrial do Governo Federal, atuando como um instrumento de soberania, competência e segurança nacional nos campos científico e tecnológico para pesquisa, defesa, saúde humana, animal e ambiental. A concepção do Orion deve ainda fortalecer o Complexo Econômico-Industrial da Saúde (CEIS), iniciativa coordenada pelo MS, voltada ao atendimento de demandas prioritárias do Sistema Único de Saúde (SUS).

Como a experiência do CNPEM com o Sirius favorece o Projeto Orion?

Um aspecto fundamental que a experiência com o Sirius trouxe ao Orion é a similaridade das soluções técnicas que priorizam segurança e confiabilidade. A nacionalização de soluções e o conhecimento em projetar os subsistemas também trazem benefícios ao Projeto Orion, o que reduz custos de implantação, diminui as incertezas, fomenta a inovação e possibilita uma operação mais transparente, planejada e segura. O Sirius inaugurou no país a construção de grandes instalações científicas competitivas mundialmente, e o complexo laboratorial para pesquisas avançadas em patógenos será viabilizado nos mesmos moldes.

O que diferencia o Orion de outros laboratórios?

O Orion terá cerca de 24.5 mil metros quadrados, diversas instalações e uma proposta inédita na história dos síncrotrons e dos laboratórios de biossegurança em todo o mundo: uma conexão com três linhas de luz do acelerador de partículas Sirius. Devido a esta conexão, o projeto recebeu o nome em homenagem à constelação que possui três estrelas apontadas para a estrela Sirius. Além de instalações laboratoriais em NB3 e NB4 e das estações de pesquisa com técnicas de luz síncrotron, o Orion deve ainda reunir laboratórios NB2 e de pesquisa básica, técnicas analíticas e competências avançadas para imagens biológicas, como microscopias eletrônicas. Todas essas competências científicas reunidas em um único complexo diferenciam de toda infraestrutura disponível no Brasil e internacionalmente.

Como se dá a conexão com o Sirius?

As três novas linhas de luz do Sirius – denominadas Hibisco, Timbó e Sibipiruna – irão compor uma parte de toda infraestrutura voltada para pesquisa básica, técnicas analíticas e técnicas de obtenção de bioimagens previstas para o Orion. Essas três estações de pesquisa, com suas respectivas linhas de luz síncrotron, permitirão extrair informações estruturais quantitativas e qualitativas a respeito dos sistemas infectados com patógenos de classe 3 e 4, desde o nível subcelular até o nível de organismo. Serão geradas imagens 3D para o estudo celular em escala nanométrica, passando pela dinâmica de inflamação nos tecidos e danos aos órgãos, até o acompanhamento do processo de infecção no organismo.

Como o Orion deve contribuir para a capacitação de recursos humanos especializados no país?

O Brasil pode olhar para o Orion também como uma questão estratégica na formação de recursos humanos de diversos tipos. Paralelamente às obras e aos desenvolvimentos tecnológicos do projeto, o CNPEM conduz um programa nacional de treinamento e capacitação em infraestruturas de alta e máxima contenção biológica, voltado à formação em competências ainda pouco desenvolvidas no Brasil e nos demais países da América Latina.

A estrutura do programa de treinamento inclui parcerias com instituições internacionais de referência para participação de pesquisadores brasileiros em laboratórios NB4 do exterior. O programa tem atividades práticas em ambiente-modelo (laboratório mock-up) no campus do CNPEM em condições simuladas, sem a manipulação de materiais infecciosos ou risco de contágio, sob supervisão de profissionais capacitados para avaliar as habilidades individuais dos pesquisadores em lidar com as condições estabelecidas nos protocolos de biossegurança.

A própria construção das instalações exigirá a geração de empregos e funções relacionadas à obra em si e à circulação de informações sobre o projeto, com contínua comunicação entre os envolvidos diretos e a sociedade. Durante a etapa de concepção e construção, será imprescindível contar com profissionais altamente qualificados e capazes de compreender os desafios técnicos que se apresentarão no caminho das instalações. Posteriormente, a equipe de manutenção precisará dominar protocolos e procedimentos críticos, dando segurança às equipes de pesquisa para que atuem em um ambiente apropriado e seguro.

Mais para frente ainda, chegarão equipes científicas de todo o país e visitantes estrangeiros que, além de carregarem a responsabilidade em seguir os protocolos e boas práticas requeridos, terão a oportunidade ímpar de acesso a uma instalação de fronteira que possibilitará descobertas extraordinárias. E, por fim e concomitante a todos esses processos, está a atuação de equipes de comunicação, de gestão e de parcerias com instituições públicas e privadas.

O Orion será acessível a toda comunidade acadêmica?

Sim, o princípio do Orion é estar a serviço de pesquisadores e instituições de todos as partes para responder aos desafios de saúde do Brasil como um todo. O modelo de operação detalhado vem, entretanto, ainda sendo discutido com diversas entidades de pesquisa e saúde do país, e envolve representantes das comunidades científica nacional e internacional, além de órgãos públicos, como o Ministério da Saúde. A natureza da pesquisa em um ambiente como o Orion é bem diferente da que ocorre no Sirius. Em um síncrotron, as análises podem ser feitas com certa rapidez. No Orion, os projetos exigirão maior tempo de execução, condizente com a natureza das amostras, mas, sem dúvidas, pode-se afirmar que a sua essência será a de uma instalação aberta, mediante proposta de estudos.

A operação do Orion vai impactar o acesso de usuários às demais instalações abertas do CNPEM?

Não. Embora o acesso ao Orion tenha suas próprias regulamentações, estabelecidas por uma série de procedimentos de segurança, sua operação será independente e não deve impactar os usuários e as atividades das demais instalações do campus ou o acesso usual aos Laboratórios Nacionais (LNs) do CNPEM.

Uma infraestrutura como essa pode ser instalada em um centro urbano?

Sim. Há diversos exemplos de sucesso de laboratórios de nível 4 de biossegurança que não estão isolados em ambiente ermos, justamente pela importância logística do local escolhido e garantia de protocolos de proteção. Entre esses exemplos, está o tradicional Instituto Robert Koch, localizado no meio da cidade de Berlim, Alemanha, e que possui um complexo laboratorial NB4 em suas dependências. O complexo foi inaugurado oficialmente em 2015, e após fases de teste, entrou em operação regular ao final de 2018. Outros exemplos de laboratórios de máxima biossegurança inseridos em ambientes urbanos estão localizados nos Estados Unidos, como é o caso da estrutura instalada no National Emerging Infectious Diseases Laboratories (NEIDL) do campus universitário da Universidade de Boston, no Centers for Disease Control and Prevention (CDC) em Atlanta e o Integrated Research Facility (IRF) do National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) em Maryland.

Quais são as fases previstas para o andamento do projeto?

Concluída a fase de construção, o Orion passará por etapas de comissionamento técnico-científico e de certificações internacionais de segurança, para que então possa entrar em operação regular. As linhas de luz do Sirius conectadas ao Orion também passarão pelo processo de comissionamento, antes que possam ser colocadas em uso rotineiro das propostas de pesquisa com os patógenos de interesse.

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