Medidas de seguridad y procedimientos de operación en una (A) BSL-4 de laboratorio: 4. Procedimientos de imágenes médicas
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
La misión del Instituto Nacional de Alergia y Enfermedades Infecciosas (NIAID) Instalación de Investigación Integrada en Fort Detrick en Frederick MD (IRF-Frederick) es llevar a cabo la investigación de enfermedades infecciosas emergentes para entender los procesos de la enfermedad clínica que se correlacionan con la gravedad de microbiana inducida enfermedad. La IRF-Frederick tiene una capacidad única para realizar imágenes médicas en modelos animales de patógenos de graves consecuencias en un laboratorio ABSL 4-1. Las técnicas de imagen disponibles para los investigadores incluyen: la tomografía computarizada (TC), resonancia magnética (IRM), tomografía por emisión de positrones (PET), tomografía computarizada de fotón único (SPECT), ultrasonidos, rayos X y fluoroscopia. Los investigadores utilizan las capacidades de imágenes disponibles para controlar la progresión de la enfermedad y evaluar la eficacia de las intervenciones, tales como el tratamiento farmacológico y la vacunación, en estudios longitudinales.
Las técnicas de imagen en el IRF-Frederick eran específicamentediseñado para mantener los componentes básicos de los aparatos fuera de alta contención 2,3 y accesibles para su mantenimiento y reparación. Este diseño separa el conjunto de imágenes en "caliente" (que contiene patógenos) y "fríos lados." Para lograr esta separación, los tubos especialmente diseñados se construyeron para ampliar el espacio de alta contención en los taladros de cada modalidad de imagen (Figura 1). Además de proporcionar la contención biológica, estos tubos protegen el equipo de formación de imágenes a partir de gases y productos químicos utilizados para descontaminar el laboratorio de alta contención. Los científicos de imagen y tecnólogos operan los escáneres desde el "lado frío", mientras Medicina Comparada (CM) manija del personal y observar a los animales en el "lado caliente". Dado que el personal de CM debe trabajar en estrecha colaboración con los científicos de imagen para coordinar estos experimentos, esta separación puede dar lugar a problemas de comunicación.
Después de evaluar las opciones disponibles, el personal CM estaban fueraequipado con piezas de oreja Bluetooth que transmiten ondas de radio de alta frecuencia ultra-corta longitud de onda a los teléfonos que se utilizan para llamar al personal de imagen fuera de la contención. Debido al diseño de la instalación, puntos de acceso inalámbricos tuvieron que ser instalados en cada una de las habitaciones para superar la interferencia de la señal causada por las capas de cemento y acero entre la "caliente" y "frío" lados. Por lo tanto, la comunicación entre el personal de CM con trajes de presión positiva ruidosos y personal de imágenes de alta contención exterior es ahora fiable. Las cámaras también se han instalado en el lado caliente de las habitaciones de imágenes para obtener imágenes de personal para ver la actividad en el "lado caliente". Con las cámaras, el personal de imágenes puede guiar a los técnicos CM con el posicionamiento animal o cualquier cambio de última hora en el protocolo de formación de imágenes.
Todos los trabajos en el IRF-Frederick-4 ABSL laboratorio juego requiere que el personal de llevar trajes de encapsular 4 con presión positiva. El uso de estos trajes reduce la movilidad, y la pesada tardex guantes unidos al traje más un máximo de tres capas adicionales de guantes compromisos destreza. El resultado es que los procedimientos requieren más tiempo para completar y tareas que requieren habilidades motoras finas son mucho más difíciles. A medida que aumenta el nivel de bioseguridad, manejo de animales y manipulaciones vuelto más difícil y consume mucho tiempo, sobre todo con los animales pequeños. Procedimientos en un laboratorio ABSL-4 pueden tomar hasta 2-3 veces más largo que un laboratorio ABSL-2.
El propósito de este artículo es demostrar visualmente los retos asociados con modelos animales de imágenes en un entorno ABSL-4 utilizando el procedimiento de TC de un conejillo de indias como un ejemplo.
Protocol
Representative Results
Discussion
Artículos anteriores de esta serie han hecho hincapié en la amplia formación, atención al detalle, los procedimientos de seguridad y los controles de ingeniería adicionales necesarias para trabajar con seguridad en un laboratorio de contención máxima de 12,13. Realización de trabajos con seguridad es la máxima prioridad en estos laboratorios. Esta filosofía es aún más importante cuando se trabaja con animales vivos debido a riesgos adicionales como la posibilidad de que los animales infectados par…
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).
