Sicherheitsvorkehrungen und Betriebsverfahren in einem (A) BSL-4-Labor: 4. Medizinische Bildgebende Verfahren
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
Die Mission des Nationalen Instituts für Allergien und Infektionskrankheiten (NIAID) Integrierte Forschungsanlage in Fort Detrick in Frederick MD (IRF-Friedrich) ist Infektionskrankheit Forschung durchführen Schwellen die klinischen Krankheitsprozesse zu verstehen, die mit der Schwere der mikrobiellen induzierten korrelieren Krankheit. Das IRF-Frederick hat eine einzigartige Fähigkeit der medizinischen Bildgebung in Tiermodellen hoch Folge Pathogene in einem ABSL-4 Labor 1 durchzuführen. Die Bildgebungsverfahren zur Verfügung Ermittler umfassen: Computertomographie (CT), Magnetresonanztomographie (MRI), Positronenemissionstomographie (PET), Single-Photon-Computer-Tomographie (SPECT), Ultraschall, Röntgen, Fluoroskopie und. Die Forscher nutzen verfügbaren Imaging-Funktionen Fortschreiten der Krankheit zu überwachen und zu bewerten Wirksamkeit von Interventionen, wie medikamentöse Behandlung und Impfung, in Längsschnittstudien.
Die Bildgebungsmodalitäten an der IRF-Frederick waren speziellentwickelt , um die Kernkomponenten der Anlage zu halten außerhalb des Hochsicherheits 2,3 und zugänglich für Wartung und Reparatur. Dieser Entwurf trennt die Imaging-Suite in "hot" (mit Erreger) und "kalten Seite." Um diese Trennung zu erreichen, speziell Rohre wurden konstruiert , um Hoch Einschließungsraum in die Bohrungen jedes Bildgebungsmodalität (Abbildung 1) erstrecken. Zusätzlich zu den biologischen Eindämmung Bereitstellung schützen diese Rohre die Bildgeräte von Gasen und Chemikalien verwendet, um die High-Containment-Labor zu dekontaminieren. Imaging Wissenschaftler und Techniker arbeiten die Scanner von der "kalten Seite", während Vergleichende Medizin (CM) Personal Griff und überwachen Tiere auf der "heißen Seite". Da das CM Mitarbeiter müssen eng mit den Imaging-Wissenschaftler arbeiten, um diese Experimente koordinieren, kann diese Trennung in der Kommunikation Herausforderungen führen.
Nach der Auswertung waren Optionen zur Verfügung, CM Personal ausausgestattet mit Bluetooth-Ohrstücke, die kurzwelligen Ultrahochfrequenz-Radiowellen zu Telefonen anrufen, um den Imaging-Personal außerhalb des Containments zu übertragen. Durch die Gestaltung der Anlage, hatte Wireless Access Points in jedem Zimmer installiert werden durch die Schichten von Zement und Stahl zwischen dem "heißen" und "kalten Seite" verursachte Signalstörungen zu überwinden. Daher ist die Kommunikation zwischen CM Personal laut Positivdruckanzüge und Imaging-Mitarbeiter außerhalb High Containment trägt, ist jetzt zuverlässig. Kameras haben auch auf der heißen Seite der Abbildungsräume installiert Personal zur Abbildung Aktivität auf der "heißen Seite" zu sehen. Mit den Kameras kann die Bildgebung Mitarbeiter führen CM Techniker mit Tier Positionierung oder irgendwelchen Änderungen in letzter Minute an das Bildgebungsprotokoll.
Alle Arbeiten in der IRF-Frederick ABSL-4 Anzug Labor erfordert Personal Einkapseln positive Druckanzüge 4 zu tragen. diese Anzügen reduziert Mobilität, und die schwere spätx Handschuhe mit dem Anzug befestigt plus bis zu drei zusätzliche Schichten Handschuhe Kompromisse Geschicklichkeit. Das Ergebnis ist, dass die Verfahren länger dauern und Aufgaben, die Feinmotorik erfordern, sind viel schwieriger. Da die Biosicherheitsstufe erhöht sich, die Behandlung der Tiere und Manipulationen werden anspruchsvoller und zeitaufwendig, vor allem bei Kleintieren. Verfahren in einem ABSL-4 Labor können bis zu 2-3 mal länger als ein ABSL-2 Labor nehmen.
Der Zweck dieses Artikels ist es visuell auf die Herausforderungen zeigen im Zusammenhang mit Imaging-Tiermodellen in einer ABSL-4-Umgebung unter Verwendung von CT-Scan-Vorgang eines Meerschweinchens als Beispiel.
Protocol
Representative Results
Discussion
Frühere Artikel dieser Serie haben die umfassende Ausbildung, die Liebe zum Detail, Sicherheitsverfahren hervorgehoben und zusätzliche technische Massnahmen erforderlich sicher in einem Hochsicherheitslabor 12,13 zu arbeiten. Durchführung von Arbeiten sicher ist die höchste Priorität in diesen Laboratorien. Diese Philosophie ist noch wichtiger , wenn sie mit lebenden Tieren durch zusätzliche Gefahren wie das Potential für Arbeits infizierten Tieren Bisse oder Kratzer zu verursachen , oder 7 …
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).
