Artikkel

Bærbar kjemi avslører biologisk brev-terrorisme

Ole Kristian Brandtzæg og Steven Ray Wilson
Ole Kristian Brandtzæg (t.v.) og Steven Ray Wilson ved Kjemisk institutt har utviklet en ricin-detektor sammen med forskere fra FFI. Foto: Bjarne Røsjø, UiO Bruk bildet.

Bærbar kjemi avslører biologisk brev-terrorisme

Giftstoffet ricin er blant annet blitt brukt i «brevbomber» til USA-president Barack Obama og til å drepe en bulgarsk dissident på åpen gate. Forskere ved Kjemisk institutt og FFI har nå utviklet en bærbar enhet som hjelper til med å identifisere ricin i løpet av minutter.
Bildet av den nye ricin-reaktoren er tatt med elektronmikroskop og viser de 126 kanalene. Foto: UiO
Bildet av den lille reaktoren som kan påvise ricin er tatt ved hjelp av et elektronmikroskop og viser de 126 kanalene. Innsiden i kanalene er dekket med en polymerfilm som inneholder to forskjellige enzymer som "hakker opp" ricin-proteinet og klargjør for analyse med spektroskopi. Foto: Ole Kristian Brandtzæg, UiO.  Bruk bildet.

Terrorister kan finne på å sende ricin eller andre giftstoffer i pulverform i posten for å drepe, men det forekommer også at harmløst mel blir sendt for å skape angst. Det norske Forsvaret, og mange andre organisasjoner som jobber med tiltak mot terror, har derfor lenge ønsket seg en metode for å fastslå fort om et mistenkelig pulver er en farlig gift eller kanskje harmløst hvetemel.

Nå har forskere ved Kjemisk institutt og Forsvarets forskningsinstitutt utviklet en bitteliten reaktor som kan påvise det ekstremt farlige giftstoffet ricin i løpet av minutter.

– Det er et stort fremskritt, fordi tidligere analysemetoder kunne ta over et døgn. Teknologien er patentsøkt, og i fremtiden kan teknologien utvikles til å identifisere også andre stoffer i andre, og kanskje hyggeligere, settinger, forteller stipendiat Ole Kristian Brandtzæg ved Kjemisk institutt.

– Det har vært forbløffende vanskelig å fastslå hva et pulver egentlig inneholder. Det tok over et døgn å identifisere ricin med eldre analysemetoder, og i mellomtiden måtte de som var utsatt for et mistenkelig pulver holdes i karantene. Nå kan karantenen heves etter få timer hvis analysen viser at pulveret er harmløst, utdyper førsteamanuensis Steven Ray Wilson.

Ricin i biologisk brevterror

Ricin er en svært sterk gift som utvinnes fra de såkalte kastorbønnene hos oljeplanten (Ricinus communis). Den har en viss utbredelse som prydplante i Norge under navnet kristpalme, men i varmere klimaer blir oljeplanten dyrket for å produsere lakserolje (castor oil). Denne oljen anvendes blant annet i avføringsmidler, som råstoff i såpeproduksjonen, som smøremiddel og bestanddel i kosmetika og polermidler, osv.

fakta om ricin

Ricin blokkerer cellenes proteinsyntese og forårsaker indre blødninger og ødelagte organer.

Hvis giften inntas, utvikler offeret symptomer som kvalme, oppkast og blodig diaré. Offeret dør av organsvikt etter noen dager. Pustes giften inn, dør man fordi åndedrettet blir lammet.

Giften kan påvises på åstedet, men ikke spores i offeret.

Det er forholdsvis lett å utvinne ricin fra kastorbønnene, og ricin har vært brukt i flere tilfeller av biologisk brevterror.

– Ricin er et så sterkt giftstoff at et halvt milligram er nok til å ta livet av et voksent menneske dersom giften blir inhalert eller injisert i blodbanen. Ricin trenger inn i kroppens celler og «skrur av» aktiviteten til ribosomene, som er de organellene som produserer proteiner i cellene. Når proteinfabrikkene slutter å produsere, reagerer du først med feber og kvalme, og de som er forgiftet blir fort så dårlige at de havner på sykehus. Men det finnes ingen motgift, og døden inntrer på grunn av organsvikt i løpet av få dager, forklarer Brandtzæg.

Analysen begynner allerede i bilen

Wilson og Brandtzæg ser for seg at den nye reaktoren skal kunne brukes av antiterror-team som rykker ut når alarmen går om et mistenkelig pulver. Teamet kan ta en liten prøve av pulveret og legge det på reaktoren, som kan bygges inn i en enkel holder. Så begynner den kjemiske analysen i reaktoren allerede mens antiterror-teamet er på vei i bil tilbake til hovedkvarteret.

– Ricin er et protein med en unik sammensetning av peptider. Reaktoren vi har utviklet inneholder en chip med 126 kanaler, og hvor hver av disse kanalene har en indre diameter på 8 mikrometer; det er mye mindre enn tykkelsen til et hårstrå. På veggen inne i disse tynne kanalene er det festet ulike enzymer som «klipper» opp ricin-proteinet til peptider, og denne prosessen begynner med en gang prøven blir lagt på reaktoren, forteller Brandtzæg.

– Dermed kan peptidene sendes inn i et stasjonært massespektrometer med en gang antiterror-teamet er tilbake fra utrykningen. Deretter tar det ikke lang tid før massespektrometeret avslører stoffets identitet, tilføyer Wilson.

Stor tro på teknologien

Steven Wilson og Ole Kristian Brandtzæg
Steven Wilson og Ole Kristian Brandtzæg har utviklet en teknologi med store muligheter, mener Inven2s Jan Solberg. Foto: Bjarne Røsjø, UiO. Bruk bildet.

Forskergruppen bak den nye detektor-teknologien har sendt inn en patentsøknad som teknologirådgiver Jan Solberg i Inven2 har store forventninger til. 

– Det er i utgangspunktet vanskelig å anslå det sivile markedspotensialet til en ricin-detektor, fordi giftstoffet blir brukt i sjeldne tilfeller som kan få veldig alvorlige konsekvenser. Da er det vanskelig å avgjøre hvor høyt man skal legge beredskapsnivået, og hvordan beredskapen skal operasjonaliseres i praksis, kommenterer Solberg.

– Skal man for eksempel ha noen få, høyt spesialiserte analyselaboratorier og satse på god transport/logistikk, eller skal man ha mange analysesentre spredt rundt i landet og bygge høy lokal kompetanse? Det blir i stor grad et politisk spørsmål. I tillegg har vi naturligvis et militært marked som er enda vanskeligere å anslå fordi informasjon om beredskap mot kjemisk-biologisk krigføring og terror naturlig nok er konfidensielt.

Men når det er sagt, har Solberg stor tro på teknologien.

– Forskningsgruppen som står bak denne innovasjonen har lenge ønsket å komme i posisjon for å etablere et samarbeid med en av de store internasjonale produsentene av analyseinstrumenter. Både forskerne og vi i Inven2 håper og tror at patentsøknaden på denne oppfinnelsen kan være en "inngangsbillett" til slikt samarbeid. Og da snakker vi virkelig om store og interessante muligheter, sier Jan Solberg. 

Er du interessert i flere forskningsnyheter om realfag og teknologi? Abonner på vårt ukentlige nyhetsbrev(link is external) eller følg oss på Facebook.

Ricin-brevet til Obama

Giftstoffet ricin utvinnes fra oljeplanten Ricinus communis, som også er kjent som prydvekst under navnet kristpalme
Giftstoffet ricin utvinnes fra bønnene hos oljeplante (Ricinus communis), som også er kjent under navnet kristpalme. Foto:  Colourbox

Giftstoffet ricin er godt kjent fra både reelle giftangrep og hyppige referanser i for eksempel kjente TV-dramaer. Den amerikanske skuespilleren Shannon Richardson ble i 2014 dømt til 18 års fengsel for å ha sendt ricin-forurensede brev til blant andre president Barack Obama og New York-ordfører Michael Bloomberg. Brevene ble oppdaget før noen ble skadet.

Richardson hadde blant annet hatt små roller i TV-seriene The Walking Dead og The Vampire Diaries. Brevet til Obama ble sendt fordi hun var motstander av presidentens ønske om å stramme inn den amerikanske våpenlovgivningen.

Ricin figurerer også gjentatte ganger i TV-serien Breaking Bad, hvor handlingen bygger på at kjemilæreren Walter White blir diagnostisert med lungekreft. Deretter begynner han å produsere og selge metamfetamin for å sikre familiens økonomiske fremtid.

– Dermed kommer han i kontakt med kriminelle miljøer og pådrar seg farlige fiender som blir drept med for eksempel en dose ricin i tekoppen, forteller Steven Ray Wilson. Han er interessert i hvordan kjemisk kultur brukes i populærkulturen og har tidligere blant annet skrevet en vitenskapelig artikkel om bruken av EDTA i tv-serien Making a Murderer.

Ricin-drap på bulgarsk avhopper

Det mest berømte ricin-drapet fra virkelighetens verden rammet den bulgarske avhopperen og dissidenten Georgi Markov i London og ble sannsynligvis utført av agenter fra det hemmelige bulgarske politiet. 7. september 1978 (på fødselsdagen til daværende president Todor Zhivkov), gikk Markov over Waterloo Bridge og stilte seg opp for å vente på bussen som skulle bringe ham til jobben hans i BBC.

Mens Markov sto der og ventet, ble han stukket med tuppen på en paraply, der spissen inneholdt en liten kule med ricin. Mannen som stakk, forsvant inn i en ventende taxi, som deretter kjørte vekk og forsvant. Innen Markov kom fram til BBC, hadde han fått et lite rødt merke der han ble stukket av paraplyen. Samme kveld utviklet han kraftig feber og ble innlagt på sykehus, hvor han døde tre dager senere.

Nocebo-effekt i Vestfold

I juni 2016 gikk alarmen på et postkontor i Vestfold på grunn av et hvitt pulver som falt ut av en postforsendelse. Flere av de postansatte fikk reaksjoner som svie, kløe og pusteproblemer. Politiet ble varslet, og terminalen ble evakuert og avsperret. 44 av de ansatte ble sendt til sykehuset i Vestfold.

Dagen etter ble det klart at det ikke var noe farlig pulver i postforsendelsen: "Forsvarets Forskningsinstitutt har gjennomført analyser av stoffet og har konkludert med at pulveret var ufarlig og er et melprodukt", skrev Sør-Øst politidistrikt i en pressemelding.

Psykologispesialist Jan-Ole Hesselberg forklarte senere at det antakelig var placebo-effektens «onde tvilling», nocebo-effekten, som gjorde at de postansatte utviklet symptomer etter å ha håndtert et stoff som egentlig var ufarlig. Den teorien kan Ole Kristian Brandtzæg kjenne seg igjen i, for da han kom hjem etter den første arbeidsdagen med ricin på laboratoriet, begynte han å føle seg skikkelig dårlig.

– Jeg hadde fått grundig opplæring og fulgt alle mulige sikkerhetsregler, så jeg var ikke forgiftet. Men likevel fikk jeg både feber og kvalme, som er to av symptomene på forgiftning med ricin. Det var kanskje en nocebo-effekt jeg også opplevde, foreslår han.

Kontakt:

Stipendiat Ole Kristian Brandtzæg, Kjemisk institutt og forskergruppen Bioanalytics@UiO

Førsteamanuensis Steven Ray Wilson, Kjemisk institutt samt Bioanalytics@UiO, Diatech@UiO, Bioanalytisk kjemi og Kreft - stamcelle innovasjonssenter

Vitenskapelige artikler:

Ole Kristian Brandtzæg, Bent Tore Røen, Siri Enger, Elsa Lundanes, and Steven Ray Wilson: A multi-channel open tubular enzyme reactor on-line coupled with mass spectrometry for detecting ricin. Analytical Chemistry, 7. august 2017.

Steven R. Wilson and Luke Tolley: The “Making a Murderer” Case: A Brief Description on How EDTA Is Measured in Blood. Frontiers in Chemistry, 20. oktober 2016

Les mer på Titan:

Skriv ny kommentar

Verifiser deg (din epost-adresse vil ikke bli vist offentlig)

Les også

Henrik Svensen

Steinbra formidler

Henrik Svensen ble tidlig bergtatt av steiner og Jordens eldgamle mysterier. Nå er han hedret for sitt arbeid med å bringe denne kunnskapen ut til folk.