Wojny biologiczne od czasów starożytnych do I wojny światowej

Wykład nr 2

1. Plan prezentacji

• Przednaukowa era wojen biologicznych– Slajdy (1 - 8)

• Pierwsze wojny biologiczne– Slajdy (9 - 16)

• Początki naukowej wojny biologicznej– Slajdy (17 - 20)

2. Historyczne przypadki wojny biologicznej

• Oblężenie Thun l’Eveque (1340)– Zwłoki padłych koni katapultowano do zamku,

co ostatecznie zmusiło obrońców do opuszczenia twierdzy.

• Oblężenie Kaffy(1346) i „czarna śmierć”– Oblegający Kaffę Mongołowie przy pomocy

katapult przerzucali zmarłych na dżumę do ufortyfikowanego miasta. Zakłada się, że to właśnie uciekinierzy z Kaffy zapoczątkowali epidemię dżumy na kontynencie europejskim.

3. Kryteria służące ocenie podejrzeń historycznych (i)

• Wydarzenie powinno mieć znaczenie polityczne i historyczne

• Wydarzenie powinno być odpowiednio udokumentowane

• Należy zweryfikować czy wydarzenie mogło mieć miejsce w danych czasach biorąc pod uwagę aktualny stan wiedzy naukowej i technicznej

4. Kryteria służące ocenie podejrzeń historycznych (ii)

• Odnotowany wybuch choroby powinien być przekonującą konsekwencją podejrzewanych działań

• Źródło zarzutów powinno być właściwie udokumentowane

• Zarzuty powinny być poparte dowodami

5. Fort Pitt 1763 (i)

• Rebelia pod dowództwem Pontiaka zjednoczyła plemiona indiańskie zamieszkałe od Nowego Jorku po Wirginię w walce przeciwko powiększanym siłom brytyjskim. Indianie zdobyli 8 fortów zabijając mieszkańców lub biorąc ich do niewoli .

• W Forcie Pitt wybuchła epidemia ospy. William Trent - dowódca sił cywilnych po spotkaniu z Indianami umieścił w swoim dzienniku interesujące uwagi.

6. Fort Pitt 1763 (ii)

• W dzienniku Trent napisał:– “… w prezencie, daliśmy im dwa koce i chusteczkę

ze szpitala leczenia ospy. Mam nadzieje, że odniesie to pożądany skutek…”

• Księgowy komendanta odnotował:– “Do drobiazgów, które trzeba oddać chorym w

szpitalu w zamian za rzeczy im zabrane w celu przeniesienia ospy na Indian, należą mianowicie:…”

– 2 koce…………. at 20/ £2..0..0– 1 jedwabna chusteczka 10/& 1 lniana do: 3/6 ….0..13..6”

7. Ospa jako broń biologiczna (i)

• Epidemia ospy pośród Indian Amerykańskich doprowadziła w wielu plemionach do śmierci ponad 50% ludności

• W 1796 Jenner zademonstrował, że infekcja wirusem krowianki chroni przed ospą, co zapoczątkowało i rozpowszechniło szczepienia.

• Kampania WHO w latach 1967-77 przyczyniła się do eliminacji choroby. Szczepienia przeciw ospie przestały być praktykowane.

8. Ospa jako broń biologiczna (ii)

• Dawka zakaźna ospy jest niska i jeden chory człowiek często zaraża nawet 10-20 osób.

• Czas inkubacji choroby trwa 12-14 dni, przy czym dodatkowo mija kilka dni zanim pojawi się charakterystyczna wysypka pozwalająca rozpoznać ospę.

• W dzisiejszych czasach populacja w większości nie jest już odporna na zakażenie.

9. Postulaty Kocha

• Drobnoustrój musi być obecny u wszystkich osób cierpiących na daną chorobę natomiast jest nieobecny w zdrowym organizmie.

• Podejrzany drobnoustrój musi zostać wyizolowany w czystej kulturze od osoby chorej.

• Drobnoustrój po celowym zakażeniu zdrowego gospodarza powinien wywołać objawy chorobowe identyczne z poprzednio obserwowanymi

• Ten sam drobnoustrój może być ponownie wyizolowany z celowo zakażonego gospodarza.

10. „Złoty wiek bakteriologii”

• Niektóre choroby infekcyjne, które powiązano z mikroorganizmami w czasach „złotego wieku” – wąglik, 1876– nosacizna, 1882– bruceloza, 1887– dżuma, 1894– toksyna botulinowa, 1896– tularemia, 1912

11. Wojna biologiczna w czasach I wojny światowej (i)

• Niemcy prowadzili rozległą kampanię sabotażową przeciw siłom alianckim z wykorzystaniem takich czynników jak nosacizna i wąglik .Jej celem było uniemożliwienia dostaw koni dla kawalerii oraz zwierząt pociągowych. Kampania ta była:– Kierowana przez Sztab Generalny, który traktował wcześniejsze

porozumienia o nieużywani broni biologicznej jako dotyczące jedynie ludzi a nie zwierząt.

– Sabotaż biologiczny w USA był częścią większej kampanii, której celem miało być przerwanie przepływu cennych materiałów wojennych

– Główną postacią tej kampanii był urodzony w USA niemiecki lekarz Anton Dilger, który spędził wiele lat w Niemczech

– Hodowane drobnoustroje były podawane koniom na wschodnim wybrzeżu przez niemieckich marynarzy zatrzymanych w USA z powodu brytyjskiej blokady

12 Wojna biologiczna w czasach I wojny światowej (ii)

• Niemiecka kampania sabotażowa miała miejsce także w Rumunii. Kiedy Rumunia dołączyła do sił alianckich w 1916 część hodowli została odkryta .

• Operacje sabotażowe przeprowadzano również w Norwegii, gdzie atakowano konie i renifery (siłę pociągową). Laseczki wąglika były chowane w specjalnych kapilarach, które umieszczano w kostkach cukru przeznaczonych dla zwierząt. Jedną z takich kostek odkryto niedawno w muzeum policyjnym i potwierdzono obecność Bacillus anthracis metodą PCR.

• Podejmowano tez próby sabotażowania dostaw z Argentyny.

• Mniej wiadomo na temat Francji, która przeprowadzała podobną kampanię przeciw zwierzętom na froncie zachodnim.

13. Wąglik w wojnie biologicznej (i)

• Bacillus anthracis jest aerobową, gramdodatnią, nieruchliwą bakterią formującą spory (przetrwalniki) o bardzo specyficznej charakterystyce:– Cykl życiowy bakterii obejmuje wzrost wegetatywny w

organizmie ofiary – zwykle roślinożercy - do czasu, gdy toksyny nie zabiją gospodarza.

– Kiedy zwierzę umiera bakteria formuje spory odporne na działanie czynników środowiskowych, które chronią ją do czasu kiedy wniknie do kolejnego gospodarza

– Bardzo duża oporność sporów na zniszczenie, a jednocześnie wysoka letalność w wyniku zakażenia sprawia, że wąglik stanowi idealną broń biologiczną.

14. Wąglik w wojnie biologicznej (ii)

• Przypadkowe uwolnienie bakterii wąglika w formie aerozolu z jednostki wojskowej w Swierdłowsku w 1979 wywołało 79 przypadków zachorowania, z czego 68 było śmiertelnych. Zdarzenie to może uzmysłowić jak groźne są konsekwencje płucnej odmiany wąglika.

• Przetrwalniki gromadzone w płucach są pochłaniane przez makrofagi i transportowane do węzłów chłonnych. Proces germinacji może zacząć się dopiero po 60 dniach, ale w momencie jego inicjacji atak choroby następuje bardzo szybko.

15. Wąglik w wojnie biologicznej (iii)

• Na podstawie badań przeprowadzonych na małpach z rzędu naczelnych szacuje się, że LD 50 (dawka wystarczająca do zabicia 50% ludzi poddanych ekspozycji) wynosi 2,500 oraz 55,000 sporów wnikających droga oddechową.

• Wirulencja bakterii wymaga obecności kapsuły uniemożliwiającej fagocytozę i trójskładnikowej toksyny zbudowanej z antygenu protekcyjnego (protective antygen), czynnika letalnego (lethal factor) i czynnika obrzęku (oedema factor).

16. Wąglik w wojnie biologicznej (iv)

• Przetrwalniki kiełkują łatwo w zwykłej pożywce w temperaturze 37oC i cechują się bardzo charakterystycznym wyglądem. Chociaż identyfikacja bakterii jest prosta, tylko niewielu mikrobiologów ma doświadczenie w rozpoznawaniu wąglika. Ponadto wczesna diagnoza jest utrudniona ze względu na to, że pierwsze objawy zakażenia są niespecyficzne.

• Ze względu na bardzo szybki rozwój choroby w momencie kiedy przetrwalniki wykiełkowały, jak najwcześniejsze podanie antybiotyków jest konieczne do uratowania życia chorych.

• Szczepienia przeciw wąglikowi są możliwe, ale biorąc pod uwagę całą populację niepraktyczne.

• Dekontaminacja po ataku z użyciem wąglika w postaci aerozolu jest zniechęcajacą propozycją, co można było zobaczyć po incydencie otrzymania listów z bardzo małymi ilościami wąglika w USA w 2001 roku.

17. Protokół Genewski 1925

• Przed wybuchem I wojny światowej wprowadzono szereg porozumień międzynarodowych ograniczających częściowo stosowanie trującej broni.

• Po wojnie Liga Narodów dyskutowała o wprowadzeniu dalszych restrykcji

• Ograniczenia te miały dotyczyć stosowania broni chemicznej, której używano na szeroką skalę w trakcie działań wojennych

• W 1925 Polska przedstawiła argumentację, dzięki której w Protokole Genewskim z 1925 roku ujęto także problem stosowania broni biologicznej.

18. Powojenne przygotowania Francji do wojny biologicznej (i)

• Zaniepokojenie możliwością wybuchu wojny biologicznej doprowadziła w 1922 do stworzenia raportu Trillanta - “Użycie broni bakteryjnej w trakcie wojny”. Raport ten:– “…nie tylko umożliwia szczegółowe zrozumienie

motywacji i argumentacji za szybkim rozwojem programu francuskiego, ale również dostarczył podstawy naukowe potrzebne do pracy.”

– “…sugeruje, że broń biologiczna byłaby odpowiednia, szczególnie podczas trwania mobilizacji skierowanej przeciwko takim celom jak: ludność cywilna, ośrodki miejskie, miejsca zgrupowania wojsk, koszary, stacje, fabryki lub centra przemysłowe…”

19. Powojenne przygotowania Francji do wojny biologicznej (ii)

• Raport Trillanta:– “…oceniał, które choroby wywołane przez drobnoustroje

mogą mieć znaczenie wojskowe oraz wymieniał te, które mogły być najbardziej w tym celu użyteczne…żółtą febrę, dżumę…brucellozę, pryszczycę…”

– “Sekcja raportu dotycząca pracy eksperymentalnej przedstawiała odkrycia Trillanta w sprawie powietrznego przenoszenia czynników bakteriologicznych oraz wpływ różnych czynników na ich rozprzestrzenianie

– “…Trillant podkreślał, że laboratoryjne próby wykazały możliwość stworzenia sztucznej chmury drobnoustrojów o cechach fizycznych chmur naturalnych, …”

20. Powojenne przygotowania Francji do wojny biologicznej (iii)

• “Jesienią 1925 roku Ministerstwo Wojny:– “…podjęło decyzję o rozpoczęciu badań w kierunku

stworzenia bomb lotniczych załadowanych kulturami drobnoustrojów. Celem tychże badan było skonstruowanie urządzenia, które wybuchając na ziemi… wytwarzałyby chmurę składającą się z patogennych mikroorganizmów ..”

– “… Próby przeprowadzono na wielka skalę w październiku 1926 roku. Zrzucono 9 bomb z pokładu hydroplanu Navy Goliath…Wyniki testów były „pomyślne”, a jednocześnie testy te pozwoliły na weryfikację najważniejszych danych teoretycznych…”

Sample Questions

1. Critically analyse the view that there are many examples of biological warfare in the historical record prior to the “scientific understanding” of the “microbial” causes of infectious diseases.

2. How dangerous would smallpox would be if it was used as a biological weapon today?

3. Describe the main phases of either the German anti-personnel biological sabotage campaign in World War I or the French offensive biological warfare programme between World War I and World War II.

4. What is the 1925 Geneva Protocol? How did it come to cover biological warfare and what is its status today?

References (Slide 1)• Geissler, E., and van Courtland Moon, J. (Eds.), (1999) Biological and

Toxin Weapons Research, Development and Use from the Middle Ages to 1945 (SIPRI Chemical & Biological Warfare Studies No. 18). Oxford: Oxford University Press.

(Slide 2)• Horrox, R. (ed.), The Black Death (Manchester University Press:

Manchester, 1994), pp. 14-26. p. 17.

Cited at pp. 14 in Wheelis, M. (1999) ‘Biological Warfare before 1914’, In Geissler, E., and van Courtland Moon, J. (2001) Biological and Toxin Weapons Research,Development and Use from the Middle Ages to 1945 (SIPRI Chemical & BiologicalWarfare Studies No. 18). Oxford: Oxford University Press. pp. 8-34.

(Slide 3)• Barnes-Svarney, P. (1995) The New York Public Library Science

Desk Reference, New York: Macmillan

(Slide 5)• Volwiler, A. T. (ed.), ‘Willium Trent’s Journal at Fort Pitt, 1763’,

Mississippi Valley Historical Review, vol. 11 (1924), pp. 390-413.

Cited at p. 22 in Wheelis, M. (1999) ‘Biological Warfare before 1914’, In Geissler, E., and van Courtland Moon, J. (2001) Biological and Toxin Weapons Research, Development and Use from the Middle Ages to 1945 (SIPRI Chemical & Biological Warfare Studies No. 18). Oxford: Oxford University Press. pp. 8-34.

(Slide 6)• Wheelis, M. (1999) ‘Biological Warfare before 1914’, In Geissler, E.,

and van Courtland Moon, J. (2001) Biological and Toxin Weapons Research, Development and Use from the Middle Ages to 1945 (SIPRI Chemical & Biological Warfare Studies No. 18). Oxford: Oxford University Press. pp. 8-34.

(Slide 7)• Henderson. D. A., Inglesby, T. V., Bartlett, J. G., Ascher. M. S.,

Eitzen, E. M. Jr., Jahrling, P. B., A. M., Hauer, J., Layton, M., McDade, J., Osterholm, M. T., Toole, T. O’., Parker, G., Perl, T. M., Russel, P. K., and Tonat, K. (1999) ‘Smallpox as a Biological Weapon Medical and Public Health Management’, in JAMA 281(22), pp. 2127-2137

(Slide 10)• Inf.1 Inglesby, T. V., Dennis, D. T., Henderson. D. A., Bartlett, J. G., Ascher.

M. S., Eitzen, E. M. Jr., Fine, A. D., Friedlander, A. M., Hauer, J., Koerner, J. F., Layton, M., McDade, J., Osterholm, M. T., Toole, T. O’., Parker, G., Perl, T. M., Russel, P. K., Schoch-Spana, M., and Tonat, K. (2000) ‘Plague as a Biological Weapon: Medical and Public Health Management’, in JAMA 283(17), pp. 2281-2290

• Inf.2Arnon, S. S., Schecter, R., Inglesby, T. V., Henderson. D.

A., Bartlett, J. G., Ascher. M. S., Eitzen, E. M. Jr., Fine, A. D., Hauer, J., Layton, M., Lillibridge, S., Osterholm, M. T., Toole, T. O’., Parker, G., Perl, T. M., Russel, P. K., Swerdlow, D. L., and Tonat, K. (2001) ‘Botulinum Toxin as a Biological Weapon: Medical and Public Health Management’, in JAMA 285(8), pp. 1059-1070

• Inf.3Dennis, D. T., Inglesby, T. V., Henderson. D. A., Bartlett, J.

G., Ascher. M. S., Eitzen, E. M. Jr., Fine, A. D., Friedlander, A. M., Hauer, J., Layton, M., Lillibridge, S., McDade, J., Osterholm, M. T., Toole, T. O’., Parker, G., Perl, T. M., Russel, P. K., and Tonat, K. ‘Tularemia as a Biological Weapon: Medical and Public Health Management’, in JAMA 285(21), pp. 2763-2773

(Slide 11)• NAS Record Group 76, Records of the Mixed Claims

Commission, Entry 29 (Record Relating to the Sabotage Claims Filed with the Commission), Box 3, ‘Memorandum re Carl Dilger with specific respect to the records as it existed at the time of the decision of October 16 1930’, 12 Nov. 1935, p. 4.

Cited at pp. 41-42 in Wheelis, M. (1999) ‘Biological Sabotage in World War I’, In Geissler, E., and van Courtland Moon, J. (2001) Biological and Toxin Weapons Research, Development and Use from the Middle Ages to 1945 (SIPRI Chemical & Biological Warfare Studies No. 18). Oxford: Oxford University Press. pp. 35-62.

(Slide 12)• Redmond, C., Pearce, M. J., Manchee, R. J., and

Berdal, B. P., (1998) Deadly Relic of the Great War’, in Nature 393. pp. 747-748. Available from http://www.nature.com/nature/journal/v393/n6687/full/393747a0.html

(Slide 13)Inglesby, T. V., Henderson. D. A., Bartlett, J. G., Ascher. M.

S., Eitzen, E. M. Jr., Friedlander, A. M., Hauer, J., McDade, J., Osterholm, M. T., Toole, T. O’., Parker, G., Perl, T. M., Russel, P. K., and Tonat, K. (1999) ‘Anthrax as a Biological Weapon: Medical and Public Health Management’, in JAMA 281(18), pp. 1735-1745

(Slide 14)• Meselson, M., Guillemin, J., Hugh-Jones, M., Langmuir, A., Popova,

I., Shelokov, A and Yampolskaya, O. (1994) ‘The Sverdlovsk Anthrax Outbreak of 1979’, Science 266, pp. 1202-1208. Available from http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/266/5188/1202

(Slide 15)• Inglesby, T. V., Henderson. D. A., Bartlett, J. G., Ascher. M. S.,

Eitzen, E. M. Jr., Friedlander, A. M., Hauer, J., McDade, J., Osterholm, M. T., Toole, T. O’., Parker, G., Perl, T. M., Russel, P. K., and Tonat, K. (1999) ‘Anthrax as a Biological Weapon: Medical and Public Health Management’, in JAMA 281(18), pp. 1735-1745

(Slide 16)• Los Angels Times (2002) Contractors’ Cost Overruns from Anthrax

Cleanup: $50 Million, 11 September. p. A-33 in printed edition [Online] Available from http://articles.latimes.com/2002/sep/01/nation/na-anthrax1

(Slide 17)• Mierzejewski, J. W., and van Courtland Moon, J. E. (Eds

(1999) ‘Poland and Biological Weapons’, in Geissler, E., and van Courtland Moon, J. E. (Eds,). (1999) Biological and Toxin Weapons Research, Development and Use from the Middle Ages to 1945 (SIPRI Chemical & Biological Warfare Studies No. 18). Oxford: Oxford University Press. pp. 63-69.

(Slide 18)• Lepick, O. (1999) French activities related to biological

warfare, 1919-45. In: Geissler, E. and van Courtland Moon, J. (eds.) Biological and Toxin Weapons: Research, Developmentand Use from the Middle Ages to 1945. SIPRI Chemical & Biological Warfare Studies, no.18. Oxford: Oxford University Press.