Sikkerhetstiltak og driftsprosedyrer i en (A) BSL-4 Laboratorium: 4. Medical Imaging prosedyrer
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
Oppdraget av National Institute of Allergy og smittsomme sykdommer (NIAID) Integrated Research Facility ved Fort Detrick i Frederick MD (IRF-Frederick) er å utføre nye smittsomme sykdommer forskning for å forstå de kliniske sykdomsprosesser som korrelerer med alvorlighetsgraden av mikrobiell indusert sykdom. IRF-Fredrik har en unik evne til å utføre medisinsk bildebehandling i dyremodeller av høy konsekvens patogener i en ABSL-4 laboratorium 1. De bildediagnostikk tilgjengelig for etterforskerne er: computertomografi (CT), magnetisk resonans imaging (MRI), positronemisjonstomografi (PET), singel foton computertomografi (SPECT), ultralyd, røntgen og gjennomlysning. Forskere bruker tilgjengelige imaging evner å overvåke sykdomsutvikling og evaluere effekten av tiltak, som medikamentell behandling og vaksinering, i longitudinelle studier.
De bildediagnostikk på IRF-Fredrik var spesieltutformet for å holde de viktigste komponentene i utstyret utsiden av høy containment 2,3 og tilgjengelig for vedlikehold og reparasjon. Denne utformingen skiller bilde suite i "hot" (som inneholder patogen) og "den kalde siden." For å oppnå denne separasjon, var spesielt konstruert rør konstruert for å strekke seg med høy inneslutnings plass inn i boringene i hver avbildingsmodalitet (figur 1). I tillegg til å gi biologisk inneslutning, disse rørene beskytte tenkelig utstyr fra gasser og kjemikalier som brukes til å rense høy containment laboratorium. Imaging forskere og teknologer operere skannerne fra "kalde siden" mens komparativ medisin (CM) ansatte håndtak og overvåke dyr på "varme siden". Siden CM ansatte må jobbe tett med bilde forskere å koordinere disse eksperimentene, kan dette skillet medføre kommunikasjonsutfordringer.
Etter å ha vurdert alternativer tilgjengelig, CM ansatte var uteutstyrt med Bluetooth ørepropper som sender korte bølgelengde ultra høyfrekvente radiobølger til telefoner som brukes til å ringe bilde ansatte utenfor containment. På grunn av utformingen av anlegget, trådløse tilgangspunkter måtte bli installert i hvert av rommene for å overvinne signal-forstyrrelser forårsaket av lagene av sement og stål mellom de "varme" og "kalde sider". Dermed er kommunikasjon mellom CM ansatte iført støyende positivt trykk dresser og bildebehandling ansatte utenfor high-containment nå pålitelig. Kameraer har også blitt installert på den varme siden av imaging rom for avbildning personalet å se aktivitet på "varme siden". Med kameraene, kan bilde ansatte veilede CM teknikere med dyr posisjonering eller noen siste minutt endringer i bildeprotokollen.
Alt arbeid i IRF-Fredrik ABSL-fire suit laboratorium krever ansatte å bære positivt trykk innkapsle drakter 4. Iført disse draktene reduserer mobilitet, og den tunge sentx hansker festet til drakten pluss opptil tre ekstra lag med hansker kompromisser fingerferdighet. Resultatet er at prosedyrer ta lenger tid å fullføre, og oppgaver som krever motoriske ferdigheter er mye vanskeligere. Som biosikkerhet nivå øker, dyr håndtering og manipulasjoner blir mer krevende og tidkrevende, særlig med små dyr. Prosedyrer i en ABSL-4 laboratorium kan ta opptil 2-3 ganger lenger enn en ABSL-2 laboratorium.
Hensikten med denne artikkelen er å visuelt demonstrere utfordringene knyttet til bildebehandling dyremodeller i en ABSL-fire miljøet ved hjelp av CT-skanning av et marsvin som et eksempel.
Protocol
Representative Results
Discussion
Tidligere artikler i denne serien har understreket omfattende opplæring, oppmerksomhet på detaljer, sikkerhetsprosedyrer, og ytterligere tekniske kontroller som kreves for å arbeide trygt i maksimalt containment laboratorium 12,13. Utføre arbeid trygt er det aller viktigste i disse laboratoriene. Denne filosofien er enda viktigere når man jobber med levende dyr på grunn av flere farer som potensialet for infiserte dyr til å påføre biter eller riper eller for å generere aerosoler 7. Disse …
Declarações
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 |
Referências
- 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).
- de Kok-Mercado, F., Kutlak, F. M., Jahrling, P. B. The NIAID Integrated Research Facility at Fort Detrick. Appl Biosafety. 16, 58-66 (2011).
- 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).
- Chosewood, L. C., Wilson, D. E. . Biosafety in microbiological and biomedical laboratories. , (2009).
- 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).
- Diagnostic Radiology Committee Task Force on CT Scanner Phantoms. . Phantoms for evaluation and quality assurance of CT scanners. , (1977).
- Collins, B. ACUP 712.01 Waste anesthetic gas scavenging systems. Institutional Animal Care and Use Committee. , (2013).
- Gargiulo, S., et al. Mice anesthesia, analgesia, and care, Part I: anesthetic considerations in preclinical research. ILAR J. 53, E55-E69 (2012).
- 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).
- Escaffre, O., Borisevich, V., Rockx, B. Pathogenesis of Hendra and Nipah virus infection in humans. J Infect Dev Ctries. 7, 308-311 (2013).
- Sueblinvong, V., et al. Critical care for multiple organ failure secondary to Ebola virus disease in the United States. Crit Care Med. , (2015).
- Mazur, S., et al. Safety precautions and operating procedures in an (A)BSL-4 laboratory: 2. General practices. J Vis Exp. , (2016).
- Bohannon, J. K., et al. Safety precautions and operating procedures in an (A)BSL-4 laboratory: 3. Aerobiology. J Vis Exp. , (2016).
