Auf der Suche nach einem Killer: Im Gerangel der CDC, eine mysteriöse Dampfkrankheit zu lösen

Wissenschaftler waren begeistert. Die Testergebnisse lagen vor. Zum ersten Mal hatte das Laborteam der Centers for Disease Control and Prevention direkte Beweise dafür, dass eine chemische Verbindung, Vitamin E-Acetat, wahrscheinlich war schuld an der krankheit das hat fast 2.300 Menschen krank gemacht und getötet 47 . Beamte legten einen Termin fest, um die Neuigkeiten zu teilen.

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Aber als das Laborteam raste, um eine letzte Charge von Lungenflüssigkeitsproben zu testen, stürzte das für die chemische Analyse benötigte Werkzeug plötzlich ab. Wissenschaftler befürchteten, dass ihre wertvollen Proben zerstört würden.

Mir fiel der Magen um, erinnerte sich Jim Pirkle, der die chemischen Laboranalysen von CDC überwacht. Da wir ein begrenztes Volumen [von Flüssigkeitsproben] haben, könnte dies bedeuten, dass wir sie nicht analysieren konnten.

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Der Geräteausfall Anfang November war eine von unzähligen Herausforderungen für die mehr als 100 CDC-Wissenschaftler, die rund um die Uhr auf dem Campus der Behörde in Chamblee in Atlanta gearbeitet haben, um neue Ermittlungsinstrumente und -techniken zu entwickeln, um zusätzliche Verletzungen zu vermeiden und Todesfälle durch die dampfbedingte Krankheit. Die verheerende Lungenerkrankung wurde erstmals gemeldet diesen Sommer unter zuvor gesunden jungen Leuten im Mittleren Westen und begann dann im ganzen Land aufzutauchen. Ärzte dachten, es stünde in Verbindung mit E-Zigaretten, batteriebetriebenen Geräten, die wie Flash-Laufwerke oder Stifte aussehen und das Rauchen nachahmen, indem sie unter anderem nikotin- oder marihuanahaltige Flüssigkeiten erhitzen. Aber die Geräte wurden seit mehr als einem Jahrzehnt ohne Berichte über eine solche Krankheit verkauft. Warum geschah das jetzt?

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In den letzten drei Monaten haben sich Wissenschaftlerteams entwickelt, die an der Lösung des Rätsels arbeiten umfangreiche Labortests und baute im laufenden Betrieb ein neues Datenerfassungssystem auf. Sie verließen sich sogar auf 3D-Drucker, um kundenspezifische Teile herzustellen, damit Dampfgeräte in die speziellen Rauchmaschinen von CDC eingebaut werden konnten, damit sie auf den Geräten pusten konnten, um die freigesetzten Aerosole zu testen.

Bei vielen Ausbrüchen von Infektionskrankheiten haben Krankheitsdetektive eine Vorstellung von dem wahrscheinlichen Schuldigen oder zumindest ein Gespür dafür, wie die Ermittlungen anzugehen sind. Die Herausforderung in diesem Fall bestand darin, dass niemand eine Ahnung hatte, was so viele Menschen so krank machen könnte.

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Noch abschreckender waren die Gesundheitsbehörden des Bundes und der Länder, die mit einer Vielzahl möglicher Verdächtiger zu tun hatten, darunter mehrere hundert E-Zigaretten oder Dampfgeräte und Tausende, wenn nicht mehr, E-Liquids, von denen viele enthalten mehr als eine Zutat . Die Lieferketten für die Dampfprodukte scheinen auch von Staat zu Staat zu variieren.

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Der Schwierigkeitsgrad bei diesem ist wahrscheinlich 9 von 10, sagte Pirkle, Direktor der Abteilung für Laborwissenschaften am National Center for Environmental Health der CDC.

Die Diagnose einer neuen Krankheit, die sich auf unterschiedliche Weise präsentierte, sei ebenfalls verwirrend, sagte Peter Briss, medizinischer Direktor am National Center for Chronic Disease Prevention and Health Promotion der CDC, der die Untersuchung mit geleitet hatte. Viele Patienten hatten Brustschmerzen und Kurzatmigkeit . Andere berichteten über Übelkeit und Erbrechen oder Fieber und Schüttelfrost.

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Pirkle sagte, dass nur zwei andere Untersuchungen, an denen er während seiner fast vier Jahrzehnte bei CDC teilgenommen hatte, schwieriger waren. Einer davon betraf ein mysteriöses Syndrom in den 1980er Jahren mit verunreinigtes Öl betrügerisch als Olivenöl in Spanien verkauft, das Hunderte tötete und Tausende krank machte. Die Lösung habe mehrere Jahre gedauert, sagte er. Die andere beinhaltete die Entwicklung einer Methode zur Messung des Toxinspiegels Dioxin in Vietnamkriegsveteranen, die Agent Orange ausgesetzt waren. Das habe auch mehrere Jahre gedauert, um eine Methodik zu entwickeln, die empfindlich genug sei, sagte er.

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Was wir hier getan haben, haben wir in Wochen getan, sagte er und schreibt Wissenschaftlern zu, die 14 bis 15 Stunden am Tag arbeiten.

Laut CDC werden einige Patienten mit Lungenverletzungen im Zusammenhang mit dem Dampfen erneut ins Krankenhaus eingeliefert

Eine der ersten Herausforderungen war das Sammeln von Daten. Die Krankheiten traten erstmals im Juli in Wisconsin und Illinois auf. Als sich die CDC im August einmischte, hatten die Beamten keine Ahnung, wie groß oder weit verbreitet der Ausbruch werden würde. Die Agentur verließ sich auf eine abgespeckte Version eines Systems zur Verfolgung von lebensmittelbedingten Ausbrüchen, sagte Macarena Garcia, leitende Datenwissenschaftlerin für die Untersuchung.

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Aber als ein Bundesstaat nach dem anderen Fälle meldete, stellte sie fest, dass das System nicht schnell genug skaliert werden konnte. Auch Informationen aus den Bundesstaaten kämen in unterschiedlichen Formaten an, sagte sie, was es den Bundesbeamten erschwerte, das nationale Bild schnell zu analysieren.

Datenmanager mussten Code für jeden einzelnen Staat schreiben, um die Informationen in das CDC-System zu übertragen, sagte sie. Selbst die Fragen, die die Staaten den Patienten gestellt hatten, waren nicht einheitlich. Einige fragten sie zum Beispiel, ob sie täglich, wöchentlich oder monatlich dampften. Andere fragten, ob sie zwei- bis dreimal am Tag oder mehr als 50-mal am Tag dampfen. Beim Jonglieren eingehender Daten musste Garcias Team ein separates, paralleles System erstellen, um die Informationen zu sammeln, was mehrere Wochen dauerte, sagte sie.

Labortests stellten sich als noch schwieriger heraus.

Im Frühherbst, New Yorks Wadsworth Center-Labor und die Food and Drug Administration begann mit der Analyse von Dampfprodukten, die von kranken Patienten gesammelt wurden, und fand Vitamin E-Acetat in denen, die THC enthielten – der Inhaltsstoff in Marihuana, der ein High erzeugt. Aber es war die CDC-Analyse der Lungenflüssigkeit von kranken Patienten, die den ersten direkten Beweis dafür lieferte, dass das Öl ein häufiger Faktor in ihren geschädigten Lungen ist.

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Vitamin E-Acetat, ein Öl aus dem Vitamin, ist in vielen Lebensmitteln sowie Nahrungsergänzungsmitteln und Kosmetika enthalten. Es ist auch ein Zusatzstoff, der verwendet wird, um THC in Schwarzmarkt-Vape-Patronen zu verdünnen. Das Öl schadet normalerweise nicht, wenn es als Nahrungsergänzungsmittel geschluckt oder auf die Haut aufgetragen wird. Pirkle beschrieb es als eine enorm klebrige Substanz wie Honig, die an der inneren Auskleidung der Lunge haftet. Wenn es eingeatmet wird, kann es die normale Lungenfunktion stören, so die Forschung.

Die Entwicklung zuverlässiger und genauer Tests dauerte etwa drei Wochen, da die Wissenschaftler sicherstellen wollten, dass ihre Methoden empfindlich genug sind, um die breite Palette der untersuchten Substanzen zu erkennen, sagte Eric Blank, Chief Program Officer bei der Association of Public Health Laboratories. Wissenschaftler suchen nach Dingen, die man normalerweise in diesen [Lungen]-Exemplaren nicht sehen würde, fügte er hinzu.

Bis Anfang November – mehr als drei Monate nachdem die ersten Fälle in Wisconsin gemeldet wurden – hatte ein Team von 25 Wissenschaftlern Vitamin E-Acetat in der Lungenflüssigkeit von 19 Patienten gefunden. Das sei schon bemerkenswert, sagte Pirkle. Bemerkenswerter ist, dass die Wissenschaftler auf der Liste der möglichen Verdächtigen keine Hinweise auf andere Chemikalien oder Verbindungen fanden. Der arbeitsintensive und akribische Prozess umfasste mehr als 1.000 Messungen, um viele Pflanzenöle als Täter auszuschließen, sagte er.

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Trotzdem mussten wir schnell Ergebnisse erzielen, erinnerte sich Pirkle. Wir konnten nicht ständig kranke und sterbende Menschen haben.

Um ihren Fall zu untermauern, versuchte das Team, 10 weitere Proben zu testen. Aber in der Nacht vor der Analyse stürzte ein Softwarefehler das chemische Analysetool, ein sogenanntes Massenspektrometer, ab.

Als er die Nachricht zum ersten Mal hörte, dachte Pirkle, sein Team mache ihm einen Scherz.

plötzlicher Geruchsverlust

Nein, es ist wirklich abgestürzt“, erinnerte er sich. Er war entsetzt. Die Wissenschaftler konnten es sich nicht leisten, Proben zu verlieren – einige von ihnen waren so klein, dass sie nur etwa anderthalb Tropfen Flüssigkeit enthielten.

Es sei angespannt, sagte Pirkle. Die CDC hatte bereits mit dem Schreiben begonnen Prüfbericht Detaillierung der Ergebnisse. Deadline war weniger als 12 Stunden entfernt.

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Techniker reparierten das Werkzeug, und die neuen Muster lieferten eine noch stärkere Bestätigung. Als die Ergebnisse auch bei diesen – jetzt 29 von 29 Proben – positiv für Vitamin E-Acetat waren, waren die Teammitglieder so müde, dass wir einfach nach Hause gingen, sagte Pirkle.

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Zwei Tage später gab Anne Schuchat, die stellvertretende Direktorin der CDC, bekannt, dass Vitamin E-Acetat ein sehr starker Übeltäter bei den Krankheiten. Die Beweise sind zwar noch nicht endgültig, haben jedoch Experten für öffentliche Gesundheit geholfen, besser zu verstehen, wie die Puzzleteile zusammenpassen könnten.

Die Dinge werden klarer, sagte Ruth Lynfield, die staatliche Epidemiologin von Minnesota, und beschrieb die Laborergebnisse als zwingenden Zusammenhang.

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Die Ergebnisse bekräftigten die offiziellen Gesundheitswarnungen vor der Verwendung von E-Zigaretten und Vaping-Produkten, die THC enthalten, insbesondere solche, die auf der Straße gekauft wurden. Da jedoch eine kleine Population kranker Patienten darauf besteht, nur nikotinhaltige Produkte zu verwenden, hält die CDC an ihrer Empfehlung fest, dass die Verbraucher von der Verwendung absehen sollten alle Dampf- und E-Zigaretten-Produkte, einschließlich solcher, die Nikotin enthalten.

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Es müssen noch Tierstudien durchgeführt werden, um den Mechanismus zu bestimmen, durch den Vitamin E-Acetat den Schaden in der Lunge der Patienten verursachen könnte. Die National Institutes of Health haben bereits eine Aufforderung zu solchen Tierversuchen.

Die Ermittler versuchen auch herauszufinden, welche anderen Giftstoffe beim Verdampfen in die Lunge der Menschen fließen könnten. Bundesgesundheitsbeamte sagten, der Ausbruch könne mehr als eine Ursache haben.

Es ist möglich, dass das Schädliche nicht einmal produziert wird, bis Flüssigkeit verdampft oder erhitzt wird, sagte Pirkle.

Um zu verstehen, welche anderen Substanzen inhaliert werden, begann CDC mit dem Testen von Aerosolen von Vaping-Geräten, die mit kranken Patienten in Verbindung stehen. Die Behörde stützt sich auf 13 spezielle Rauchmaschinen, die in der Vergangenheit verwendet wurden, um giftige Chemikalien in herkömmlichen Zigaretten zu untersuchen. Aber die Rauchmaschinen haben runde Löcher, während viele Dampfgeräte rechteckige Mundstücke haben. Die Wissenschaftler von CDC verwendeten daher 3D-Drucker, um benutzerdefinierte Schnittstellen zu erstellen, die auf die Mundstücke passen und sie mit den Maschinen verbinden.

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Sie stecken buchstäblich einen quadratischen Stift in ein rundes Loch, sagte Pirkle. Wir mussten etwas bauen, um luftdichte Verbindungen herzustellen.

Die Maschinen pusten mit unterschiedlichen Spannungen und für unterschiedlich lange Zeit, genau wie alles, was Menschen beim Dampfen tun, sagte er. Wissenschaftler werden analysieren, ob höhere Temperaturen und Dosierungen einen Unterschied machen. Filter sammeln das Aerosol und alle lipidhaltigen Tröpfchen.

Wir werden schauen, ob wir etwas Ungewöhnliches bekommen, sagte Pirkle. Die meisten kranken Patienten verdampften mehrere Produkte, darunter auch THC-haltige. Es könnte sein, dass nur eines der Produkte Krankheiten verursacht und die anderen nicht. Aber wir wissen nicht, welche, also müssen wir noch alle analysieren.

Wissenschaftler hoffen, innerhalb von etwa sechs Wochen einen guten Teil der Ergebnisse zu haben, sagte er.

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