Veiligheidsmaatregelen en operationele procedures in een (A) BSL-4 Laboratory: 4. Medical Imaging Procedures
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
De missie van het Nationaal Instituut voor Allergie en Besmettelijke Ziekten (NIAID) Integrated Research Facility in Fort Detrick in Frederick MD (IRF-Frederick) is om te presteren opkomende infectieziekten onderzoek naar de klinische ziekte processen die correleren met de ernst van de te begrijpen-microbiële geïnduceerde ziekte. De IRF-Frederick heeft een unieke mogelijkheid voor medische beeldvorming in diermodellen van hoge gevolg pathogenen presteren in een ABSL-4 laboratorium 1. De beeldvormende modaliteiten waarover onderzoekers zijn: computed tomography (CT), magnetische resonantie beeldvorming (MRI), positron emissie tomografie (PET), enkel foton computed tomography (SPECT), ultrageluid, röntgen, fluoroscopie en. Onderzoekers gebruik staan ter beschikking imaging-mogelijkheden tot progressie van de ziekte te monitoren en evalueren van de werkzaamheid van interventies, zoals de behandeling met geneesmiddelen en vaccinatie, in longitudinale studies.
De beeldvormende modaliteiten van het IRF-Frederick waren specifiekontworpen om de belangrijkste onderdelen van de uitrusting buitenkant van high containment 2,3 te houden en toegankelijk zijn voor onderhoud en reparatie. Dit ontwerp scheidt de imaging suite in "hot" (met pathogeen) en "cold kanten." Om deze scheiding te bereiken, zijn speciaal ontworpen buizen geconstrueerd voor hoge containment ruimte tot in de boringen van elke beeldvormende modaliteit (figuur 1). Naast het leveren van fysische inperking, deze buizen beschermen beeldvormingsapparatuur uit gassen en chemicaliën om de hoge-containment laboratorium decontamineren. Imaging wetenschappers en technologen werken de scanners uit de "koude zijde" terwijl Comparative Medicine (CM) handvat personeel en dieren op de "warme kant" monitor. Aangezien de CM personeel nauw moeten samenwerken met imaging wetenschappers om deze experimenten te coördineren, kan deze scheiding resulteren in communicatie-uitdagingen.
Na evaluatie van opties beschikbaar, CM personeel warenuitgerust met Bluetooth oor stukken die korte golflengte ultra-hoge frequentie radiogolven uitzenden om telefoons gebruikt om de beeldvorming personeel bellen buiten containment. Door het ontwerp van de installatie, draadloze toegangspunten had in elke kamer worden geïnstalleerd om signaalinterferentie veroorzaakt door de lagen van cement en staal tussen de "warme" en "koude zijde" overwinnen. Zo, de communicatie tussen CM personeel het dragen van noisy positieve druk pakken en imaging personeel buiten de high-containment is nu betrouwbaar. Camera's zijn ook geïnstalleerd op de warme zijde van de beeldvormende kamers voor beeldvorming medewerkers activiteiten zien op het "warme zijde". Met de camera's, kan de beeldvorming personeel CM technici begeleiden met dierlijke positioneren of op het laatste moment wijzigingen in de beeldvorming protocol.
Alle werkzaamheden in de IRF-Frederick ABSL-4 pak laboratorium vereist personeel om positieve druk chemiepakken 4 te dragen. Het dragen van deze kostuums vermindert de mobiliteit, en de zware latex handschoenen aan het pak plus maximaal drie extra lagen handschoenen compromitteert beweeglijkheid. Het resultaat is dat de procedures langer duren om te voltooien en taken die fijne motorische vaardigheden vereisen, zijn veel moeilijker. Naarmate de bioveiligheid niveau stijgt, handling van dieren en manipulaties worden meer uitdagend en tijdrovend, vooral met kleine dieren. Procedures in een ABSL-4 laboratorium kan tot 2-3 keer langer mee dan een ABSL-2 laboratorium.
Het doel van dit artikel is om visueel de uitdagingen in verband met beeldvorming diermodellen in een ABSL-4 omgeving met behulp van CT-scan procedure van een cavia als voorbeeld te tonen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vorige artikelen in deze serie hebben de uitgebreide training, aandacht voor detail, veiligheidsprocedures, en aanvullende technische controles die nodig zijn om veilig in een maximum containment laboratorium 12,13 werken benadrukt. Het uitvoeren van werk veilig is de hoogste prioriteit in deze laboratoria. Deze filosofie is nog belangrijker bij het werken met levende dieren door extra gevaren zoals de mogelijkheid van geïnfecteerde dieren beten of krassen toebrengen of aërosols 7 genereren. Deze…
Disclosures
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 |
References
- 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).
