Summary

Sikkerhedsforanstaltninger og driftsprocedurer i et (A) BSL-4 Laboratorieundersøgelser: 4. Medicinsk Imaging Procedurer

Published: October 03, 2016
doi:

Summary

Here, we present an overview of the preparation and animal handling procedures required to safely perform medical imaging in an animal biosafety level 4 laboratory. Computed tomography of a mock-infected guinea pig illustrates these procedures that may be used to evaluate the disease caused by a high consequence pathogen.

Abstract

Medical imaging using animal models for human diseases has been utilized for decades; however, until recently, medical imaging of diseases induced by high-consequence pathogens has not been possible. In 2014, the National Institutes of Health, National Institute of Allergy and Infectious Diseases, Integrated Research Facility at Fort Detrick opened an Animal Biosafety Level 4 (ABSL-4) facility to assess the clinical course and pathology of infectious diseases in experimentally infected animals. Multiple imaging modalities including computed tomography (CT), magnetic resonance imaging, positron emission tomography, and single photon emission computed tomography are available to researchers for these evaluations. The focus of this article is to describe the workflow for safely obtaining a CT image of a live guinea pig in an ABSL-4 facility. These procedures include animal handling, anesthesia, and preparing and monitoring the animal until recovery from sedation. We will also discuss preparing the imaging equipment, performing quality checks, communication methods from “hot side” (containing pathogens) to “cold side,” and moving the animal from the holding room to the imaging suite.

Introduction

Missionen for National Institute of Allergy og smitsomme sygdomme (NIAID) Integreret Research Facility ved Fort Detrick i Frederick MD (IRF-Frederick) er at udføre nye smitsomme sygdomme forskning for at forstå de kliniske sygdomsprocesser, der korrelerer med sværhedsgraden af ​​mikrobielle-induceret sygdom. IRF-Frederik har en unik evne til at udføre medicinsk billedbehandling i dyremodeller af høj konsekvens patogener i en ABSL-4 laboratorium 1. De billeddannende modaliteter til rådighed for forskere omfatter: computertomografi (CT), magnetisk resonans billeddannelse (MRI), positron emission tomografi (PET), enkelt foton computertomografi (SPECT), ultralyd, røntgen, og fluoroskopi. Forskere bruger tilgængelige billeddiagnostiske kapacitet til at overvåge sygdomsprogression og evaluere effekten af ​​interventioner, såsom narkotika behandling og vaccination, i longitudinelle studier.

De billeddiagnostiske metoder på IRF-Frederick var specifiktdesignet til at holde de centrale dele af udstyret uden for høj inddæmning 2,3 og tilgængelige for vedligeholdelse og reparation. Dette design adskiller imaging suite til "hot" (indeholdende patogen) og "kolde side". For at opnå denne adskillelse blev specielt konstruerede rør konstrueret til at udvide høj indeslutning plads i boringerne af hver afbildningsmodalitet (figur 1). Ud over at give biologisk indeslutning, disse rør beskytter billedudstyr fra gasser og kemikalier, der anvendes til at rense den høje inddæmning laboratorium. Imaging forskere og teknologer betjene scannere fra "kolde side", mens Comparative Medicine (CM) personale håndtag og overvåge dyr på den "varme side". Da CM personale skal arbejde tæt sammen med imaging forskere til at koordinere disse eksperimenter, kan denne adskillelse resultere i kommunikations udfordringer.

Efter at have vurderet muligheder, CM personale var udeudstyret med Bluetooth øre stykker, der sender korte bølgelængde ultra-højfrekvente radiobølger til telefoner, der anvendes til at kalde den billeddannende personale uden for inddæmning. På grund af udformningen af ​​anlægget, skulle installeres i hvert af værelserne til at overvinde interferens forårsaget af de lag af cement og stål mellem "hot" og "kolde sider" trådløse adgangspunkter. Således kommunikation mellem CM personale iført støjende positiv-trykdragter og billedbehandling personale uden høj indeslutning er nu pålidelige. Kameraer er også blevet installeret på den varme side af de billeddannende værelser til afbildning personale til at se aktiviteten på den "varme side". Med kameraerne, kan den billeddannende personale guide CM teknikere med animalske positionering eller eventuelle ændringer i sidste øjeblik til det billeddannende protokollen.

Alt arbejde i IRF-Frederick ABSL-4 suit laboratorium kræver medarbejdere til at bære positivt tryk indkapsler jakkesæt 4. Iført disse dragter reducerer mobiliteten, og den tunge sentx handsker knyttet til kulør plus op til tre yderligere lag af handsker kompromiser fingerfærdighed. Resultatet er, at procedurerne tager længere tid at gennemføre og opgaver, der kræver finmotorisk færdighed er meget vanskeligere. Som biosikkerhed niveau stiger, håndtering af dyr og manipulationer bliver mere udfordrende og tidskrævende, især med små dyr. Procedurer i en ABSL-4 laboratorium kan tage op til 2-3 gange længere end en ABSL-2 laboratorium.

Formålet med denne artikel er at visuelt demonstrere de udfordringer forbundet med billedbehandling dyremodeller i en ABSL-4 miljøet ved hjælp CT-scanning procedure af et marsvin som et eksempel.

Protocol

Denne protokol overholder følgende retningslinjer dyr pleje. Dyrene blev anbragt i et anlæg godkendt af Association for Vurdering og akkreditering af Laboratory Animal Care International. Alle eksperimentelle procedurer blev godkendt af National Institute of Allergy og smitsomme sygdomme, Afdelingen for Klinisk Forskning, Animal Care og brug Udvalg og var i overensstemmelse med dyreværnsloven forordninger, Public Health Service politik, og vejledningen for den pasning og anvendelse af forsøgsdyr anbefalinge…

Representative Results

Streng overholdelse af alle sikkerhedsprocedurer og standardprocedurer for håndtering af dyr er afgørende for at arbejde sikkert i en ABSL-4 laboratorium. Overførsel af inficerede dyr i induktion feltet dyr procedure plads til den billeddannende suite minimerer risikoen for forurening af fælles korridorer. Ved at følge krævede procedurer, har ingen laboratorie-infektioner eller krydskontaminering af animalske emner blevet registreret, når der udføres ABSL-4 forskning på IRF-Fred…

Discussion

Tidligere artikler i denne serie har understreget omfattende uddannelse, sans for detaljer, sikkerhedsprocedurer, og yderligere teknisk kontrol, der kræves for at arbejde sikkert i en maksimal inddæmning laboratorium 12,13. Udførelse arbejde sikkert er den højeste prioritet i disse laboratorier. Denne filosofi er endnu vigtigere, når man arbejder med levende dyr på grund af yderligere farer såsom muligheden for smittede dyr at påføre bid eller ridser eller aerosoldannelse 7. Disse procedur…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

The content of this publication does not necessarily reflect the views or policies of the US Department of Health and Human Services (DHHS) or of the institutions and companies affiliated with the authors. This work was funded in part through Battelle Memorial Institute’s prime contract with the US National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) under Contract No. HHSN272200700016I. M.R.H., K.J., D.P., L.B., and J.W. performed this work as employees of Battelle Memorial Institute. Subcontractors to Battelle Memorial Institute who performed this work are: R.B., an employee of Charles River Laboratories – Insourcing Solutions; L.K. and M.R.L., employees of MEDRelief Staffing Inc.; M.G.L. as an employee of Lovelace Respiratory Research Institute, Inc.; and J.H.K. as an employee of Tunnell Government Services, Inc.

Materials

Micro-Chem Plus National Chemical Laboratories 255
CT scanner Philips Healthcare
CT phantom Philips Healthcare
Isovue-300 (CT contrast reagent) Bracco Diagnostics NDC 0270-1315-30
Ventilated rack Lab Products
Micro-isolator cage Lab Products
Biosafety cabinet Nuaire
Anesthesia machine SurgiVet WWV9000
Anesthesia induction box VetEquip
Anesthesia mask Henry Schein
Isoflurane Henry Schein
Waste gas scavenging canister Fisher F/AIR
Holding cushion
Ophthalmic ointment
Vital signs monitor Bionet BM3Vet
Mobile phone Spectralink 8440
Blue Tooth ear piece
Wireless access points
Sperian positive-pressure suit Honeywell Safety Products BSL 4-2
Outer suit gloves (latex, Ansell Canners and Handlers) Fisher 19-019-601
Outer suit gloves (nitrile/rubber, MAPA) Fisher 2MYU1
Scrubs Cintas 60975/60976
Socks Cintas 944
Duct tape Pack-N-Tape 51131069695
Towels Cintas 2720
Zip lube Amazon B000GKBEJA

Riferimenti

  1. Jahrling, P. B., et al. The NIAID Integrated Research Facility at Frederick, Maryland: a unique international resource to facilitate medical countermeasure development for BSL-4 pathogens. Pathog Dis. , (2014).
  2. de Kok-Mercado, F., Kutlak, F. M., Jahrling, P. B. The NIAID Integrated Research Facility at Fort Detrick. Appl Biosafety. 16, 58-66 (2011).
  3. Keith, L., Moyer, B. R., Cheruvu, N. P. S., Hu, T., et al. . Preclinical imaging in BSL-3 and BSL-4 envrionments: imaging pathophysiology of highly pathogenic infectious diseases. , (2014).
  4. Chosewood, L. C., Wilson, D. E. . Biosafety in microbiological and biomedical laboratories. , (2009).
  5. Janosko, K., et al. Safety precautions and operating procedures in an (A)BSL-4 laboratory: 1. Laboratory suite entry and exit procedures. J Vis Exp. , (2016).
  6. Diagnostic Radiology Committee Task Force on CT Scanner Phantoms. . Phantoms for evaluation and quality assurance of CT scanners. , (1977).
  7. Collins, B. ACUP 712.01 Waste anesthetic gas scavenging systems. Institutional Animal Care and Use Committee. , (2013).
  8. Gargiulo, S., et al. Mice anesthesia, analgesia, and care, Part I: anesthetic considerations in preclinical research. ILAR J. 53, E55-E69 (2012).
  9. Office of the Press Secretary. . Executive order 13546. Optimizing the security of Biological Select Agents and Toxins in the United States. The White House. , (2010).
  10. Escaffre, O., Borisevich, V., Rockx, B. Pathogenesis of Hendra and Nipah virus infection in humans. J Infect Dev Ctries. 7, 308-311 (2013).
  11. Sueblinvong, V., et al. Critical care for multiple organ failure secondary to Ebola virus disease in the United States. Crit Care Med. , (2015).
  12. Mazur, S., et al. Safety precautions and operating procedures in an (A)BSL-4 laboratory: 2. General practices. J Vis Exp. , (2016).
  13. Bohannon, J. K., et al. Safety precautions and operating procedures in an (A)BSL-4 laboratory: 3. Aerobiology. J Vis Exp. , (2016).
check_url/it/53601?article_type=t

Play Video

Citazione di questo articolo
Byrum, R., Keith, L., Bartos, C., St. Claire, M., Lackemeyer, M. G., Holbrook, M. R., Janosko, K., Barr, J., Pusl, D., Bollinger, L., Wada, J., Coe, L., Hensley, L. E., Jahrling, P. B., Kuhn, J. H., Lentz, M. R. Safety Precautions and Operating Procedures in an (A)BSL-4 Laboratory: 4. Medical Imaging Procedures. J. Vis. Exp. (116), e53601, doi:10.3791/53601 (2016).

View Video